Na Mistrzostwach Świata 2018 w Rosji 18 czerwca w pierwszym meczu grupowym strzelił dwa gole w wygranym meczu 3:0 z Panamą. 23 czerwca w drugim meczu grupowym ponownie strzelił dwa gole w wygranym 5:2 meczu z Tunezją i został pierwszym piłkarzem od czasów Diego Maradony, który zdobył po dwa gole w dwóch kolejnych meczach MŚ. Żaden inny belgijski piłkarz nigdy nie strzelił czterech goli na wielkim turnieju. Ostatecznie zakończył turniej z czterema golami i jedną asystą, co zapewniło mu nagrodę Brązowego Buta, a Belgia zakończyła turniej na trzecim miejscu.
10 października 2019 strzelił swojego 50. i 51. gola w reprezentacji w wygranym 9:0 z San Marino w kwalifikacjach do Euro 2020.
17 maja 2021 został powołany na Mistrzostwa Europy 2020. 12 czerwca 2021 strzelił dwa gole w pierwszym meczu grupowym Belgii wygrywając 3:0 z Rosją. 21 czerwca w ostatnim meczu grupowym strzelił gola w wygranym 2:0 meczu z Finlandią. 2 lipca w ćwierćfinale strzelił jedynego gola dla Belgii z rzutu karnego pod koniec pierwszej połowy w przegranym 1:2 z przyszłymi Mistrzami Europy Włochami. Dwa dni po finale Lukaku jako jedyny belgijski zawodnik został wybrany do drużyny turnieju.
5 września 2021 Lukaku wystąpił po raz setny w reprezentacji Belgii przeciwko Czechom, strzelając przy tym 67.