Барріос прийшов до слави, як перспективний гравець з клубу «Кобрелоа», де він багато забивав. До приходу в Кобрелоа, Барріос провів більшу частину своєї професійної кар'єри в другому дивізіоні Аргентини. Однак після приходу в клуб Кобрелоа, він вдало продемонстрував свої вроджені здібності нападника, забивши 14 м'ячів у апертури в 2007 році.
«Коло-Коло»
На початку 2008 року клуб «Коло-Коло» орендував Барріоса на 6 місяців з метою зміцнення складу для участі в Кубку Лібертадорес у 2008 році. Завдяки орендною угодою, термін дії контракту гравця закінчувався в червні 2008 року, і «Коло-Коло» запропонував $ 1,5 млн за Барріоса. «Атлас» відхилив пропозицію, оскільки оцінював футболіста в $ 2 млн. Зрештою, «Коло-Коло» запропонував необхідні $ 2 млн, однак клуб зміг виплатити лише 80 % від суми, і Барріос додав відсутню частину зі своєї кишені. Зарплата Барріоса в «Атласі» була майже $ 400,000 на рік, однак це склало лише 40 % від його зарплати в «Коло-Коло».
Лукас Барріос був на межі підписання чотирирічного контракту з французьким клубом « Нансі», але президент «Коло-Коло», Габріель Руіс-Тагле, 12 січня 2009 року відхилив пропозицію «Нансі», заявивши, однак, що подальші пропозиції будуть розглянуті.
«Боруссія» Дортмунд
У липні 2009 Барріос перейшов в «Боруссію» (Дортмунд). Сума трансферу склала 4,2 млн євро. У своєму першому сезоні він став найкращим бомбардиром команди, забивши 23 м'ячі у всіх турнірах.