Possui graduação em Economia e Matemática pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1965), mestrado no Department of Computer Science & Applied Analysis pela University of Waterloo (1969), doutorado em Ciência da Computação pela University of California at Los Angeles (UCLA) (1974) e pós-doutorado pela IBM Research (1975) . Em 1982 virou professor titular da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Desde 2023 é professor emérito da PUC-Rio. Ele é também professor adjunto da Universidade de Waterloo (Canadá) e pesquisador associado do Fraunhofer Institute FIRST em Berlim. É membro do corpo editorial de diversos periódicos internacionais: da Communications of the ACM, do periódico dos Anais da Academia Brasileira de Ciências, do Journal of Formal Aspects of Computing e do Journal of Agent-Oriented Software Engineering (IJAOSE). Tem experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em Métodos Formais, Engenharia de Software e Sistemas Multiagentes. Publicou mais de 450 trabalhos arbitrados nos principais veículos destas áreas. O professor é bolsista de produtividade em pesquisa do CNPq no nível 1A. Em sua carreira atuou na Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro como vice-reitor da Universidade, Decano do Centro Técnico Científico e por várias vezes Diretor do Departamento Informática. Prof Lucena. foi premiado com a insígnia da Classe Grã-Cruz da Ordem do Mérito Científico da Presidência da República do Brasil, com a Medalha Carlos Chagas Filho de Mérito Científico, Diretoria e Conselho Superior da FAPERJ, com o Prêmio Álvaro Alberto de Ciências e Tecnologia do Ministério de Ciência e Tecnologia e com vários prêmios IBM Innovation Award, dentre muitos outros. O prof. Lucena é fellow da Fundação Guggenheim, fellow of TWAS (Academy of Sciences for the Developing World) e membro titular da Academia Brasileira de Ciências. Até novembro de 2012, orientou 42 teses de doutorado e 108 dissertações de mestrado. Em 2009 recebeu o ACM Distinguished Scientist Award. Desde 2010, Prof Lucena se tornou o presidente do Instituto Nacional de Ciências da Web (INCT).

Formou-se em direito e em economia, obtendo depois o grau de mestre em administração e o de doutor em ciência da computação pela Universidade de Toronto. Em 2006 recebeu o título de Comendador da Ordem Nacional do Mérito Científico e Tecnológico.