Lech Poznań thumb|Lewandowski w barwach Lecha Poznań (2009) 18 czerwca 2008 został sprzedany do Lecha Poznań za 900 tys. zł. W Ekstraklasie zadebiutował 8 sierpnia w 67. minucie meczu pierwszej kolejki z GKS-em Bełchatów i już w czwartej minucie spotkania zdobył swojego pierwszego gola w lidze, wykopując piłkę piętą. W grudniu 2008 został uznany przez tygodnik „Piłka Nożna” za największe odkrycie roku w Polsce. W styczniu 2009 redakcja serwisu imscouting.com umieściła go na liście „10 najbardziej obiecujących piłkarzy”, znalazł się także na 32. miejscu listy „50 najbardziej obiecujących zawodników do lat 23.”, sporządzonej przez brytyjski dziennik „The Times”.
W sezonie 2008/2009 zdobył z Lechem Puchar Polski, pokonując w finale Ruch Chorzów (1:0). Latem 2009 sięgnął po Superpuchar Polski, a w meczu o to trofeum (przeciwko Wiśle Kraków) strzelił jednego gola oraz wykorzystał „jedenastkę” w konkursie rzutów karnych. 15 maja 2010 zdobył z Lechem mistrzostwo Polski, a sam – z 18 bramkami na koncie – wywalczył koronę króla strzelców Ekstraklasy. Wystąpił łącznie w 82 oficjalnych spotkaniach Lecha. Strzelił dla klubu 41 bramek.