Народився 24 серпня 1928 року у селянській родині Грицька й Наталки Лук'яненків у селі Хрипівка. Був найстаршим з чотирьох дітей в родині.
Лук'яненко воював з 15 років. Його мобілізували, бо він не міг довести, що ще неповнолітній. З України Левка Лук'яненка перекинули в Австрію, де він прослужив до 1949 року. Звідти – у Грузію і Закавказзя, де він служив до 1953 року. Коли Лук'яненко приїздив додому, то бачив, що сім'я живе в злиднях.
У 1951—1953 роках вступив у комсомол і партію. 1953 року вступив на юридичний факультет Московського університету. 1954 року — одружився. Вів активне громадське життя. До 1956 року зрозумів, що обраний ним шлях помилковий, призупинив свою громадську діяльність і вирішив орієнтуватися на підпільну боротьбу. Володів англійською, польською, німецькою мовами.
У вересні 1958 року, за розподілом був спрямований штатним пропагандистом райкому партії в Радехівський район Львівської області, де й оселився з дружиною. Робота була пов'язана з постійними поїздками по селах району. Він бачив, як людей заганяли в колгоспи, знищували цілі хутори. Разом зі Степаном Віруном і Василем Луцьківим вирішили створити підпільну партію Українська Робітничо-Селянська Спілка (УРСС).
У середині 1959 року переїхав до Глинянського району і, щоб мати більше вільного часу, з райкому перевівся в адвокатуру. Тут він знайшов однодумців Івана Кандибу та Олександра Лібовича.
7 листопада 1960 року у Львові відбулася перша організаційна зустріч, на якій обговорили програму. Оскільки програма була дуже гостра, вирішили її знищити, а до наступної зустрічі, яка мала відбутися 22 січня 1961 року, доручили Лук'яненку скласти нову, м'якшу. Але 21 січня 1961 року заарештовані Іван Кандиба, Степан Вірун, Василь Луцьків, Олександр Лібович та Левко Лук'яненко, пізніше Іван Кіпиш та Йосип Боровницький.
У травні 1961 року Львівський обласний суд засудив Лук'яненка до розстрілу за ст. 56 ч. 1 і 64 КК УРСР. Звинувачення було побудоване на першому проєкті програми УРСС. Винуватили в тому, що він "з 1957 виношував ідею відриву УРСР від СРСР, підривав авторитет КПРС, зводив наклепи на теорію марксизму-ленінізму". Через 72 доби Верховний Суд замінив розстріл 15 роками позбавлення волі.
У березні 1988 року був заочно обраний головою відновленої УГГ, яка від 7 липня діяла, як Українська Гельсінкська Спілка (УГС).
23 квітня 1988 року запропонували виїхати за кордон, але він відмовився, бо бачив, що ситуація в країні швидко змінюється, вимальовується перспектива створення політичної партії. Указом ПВР від 30 листопада 1988 року Левко Лук'яненко був помилуваний, звільнений із заслання.
У квітні 1990 року на установчому з'їзді УГС обраний головою створеної на її базі Української республіканської партії. У березні обраний депутатом ВР України ХІІ(І) скликання від Залізничного в/о № 196, Івано-Франківська область. Був членом комісії з питань законодавства і законності, заступником голови Народної Ради.
У 1991 році балотувався на посаду Президента України.
Левко Лук'яненко — автор Акта проголошення незалежності України від 24 серпня 1991 р.
У травні 1992 року склав повноваження депутата і залишив посаду голови УРП у зв'язку з призначенням Надзвичайним і Повноважним послом України в Канаді. У листопаді 1993 року через незгоду з політикою уряду України подав у відставку і повернувся в Україну.
Народний депутат України ІІ скликання від Нововолинського в/о № 68, Волинська область. Член Комітету законодавчого забезпечення свободи слова та засобів масової інформації.
Народний депутат України IV скликання від «Блоку Юлії Тимошенко», № 5 в списку. Член Комітету з питань національної безпеки і оборони.
У 1998—1999 роках Лук'яненко один з керівників "Національного фронту", що об'єднує праві націоналістичні партії.
У 2006 році разом з прихильниками вийшов з УРП «Собор» і заснував нову партію — Українську республіканську партію Лук'яненка.
Народний депутат України V скликання від «Блоку Юлії Тимошенко», № 6 в списку. Голова підкомітету з питань жертв політичних репресій Комітету з питань прав людини, національних меншин і міжнаціональних відносин. Склав депутатські повноваження 15 червня 2007 року і відмовився від висування на позачергових виборах-2007, пославшись на поважний вік.
16 квітня 2013 року ухвалив рішення піти у відставку з посади голови Української республіканської партії Лук'яненка, залишившись її почесним головою. Згодом вийшов із партії.
Левко Лук'яненко був прибічником ідеї того, що слід продовжувати економічні санкції проти Росії, поки її не буде економічно знищено, а також підтримувати поневолені Росією народи, щоб стався ще один розпад Росії.
2017 року група депутатів ВР України з 35 осіб порушили питання про присудження Левкові Лук'яненку Нобелівської премії Миру й відправили всі документи в Нобелівський комітет. Туди ж написав звернення й професор Микола Мушинка зі Словаччини.
Документи було подано вчасно й було отримано відповідь про їх отримання. У жовтні 2018 року мало відбутися засідання Комітету, але Левко Лук'яненко не дожив до того часу, а після смерті премія не присуджується.
7 липня 2018 року стало відомо, що Левко Лук'яненко потрапив у реанімацію клінічної лікарні «Феофанія» з інсультом та запаленням легень. Пізніше того ж дня Левко Лук'яненко помер у лікарні «Феофанія» після тривалої хвороби, спричиненої лейкозом, проблемами з тромбами та лейкоцитами, наслідками інсульту.
Поховано на центральній алеї Байкового кладовища (ділянка № 42а).
Олександр Григорович Лук'яненко (1936, село Хрипівка, Городнянський район, Чернігівська округа, УСРР, СРСР — 2012, місто Чернігів, Україна) — український дисидент, мешканець Чернігова, рідний брат Левка Лук'яненка, автор книги спогадів «Невже це було з нами?». Був одним із засновників та перших дев'яти членів Чернігівської організації Української Гельсінської Спілки.Надія Никонівна Лук'яненко (у дівоцтві Бугаєвська), дружина Левка Лук'яненка, померла 12 листопада 2020 року у віці 89 років. Похована в селі Хрипівка Городнянського району Чернігівської області.Надія Іванівна Лук'яненко — дружина, була і домогосподаркою, і секретарем, відповідала на телефонні дзвінки, друкувала його книжки на машинці, редагувала.
Президент України Петро Порошенко вручає Левку Лук'яненку Національну премію України імені Тараса Шевченка 2016 року.Герой України (з врученням ордена Держави, 19 квітня 2005).21 листопада 2007 року президент України Віктор Ющенко нагородив Лук'яненка орденом князя Ярослава Мудрого V ступеня.Орден Свободи (1 грудня 2016) — за значний особистий внесок у державне будівництво, соціально-економічний, науково-технічний, культурно-освітній розвиток Української держави, вагомі трудові досягнення, багаторічну сумлінну працю.Національна премія України імені Тараса Шевченка (2016) — за 13-томник творів «Шлях до відродження».Почесний доктор права Альбертського університету (1993, Канада).Медаль ім. Св. Володимира «Борцям за волю України» (1991, СКВУ).Почесна відзнака Президента України (1992).Почесний громадянин міста Тернополя (2008).Почесний громадянин міста Глиняни, Львівська область (2012).Почесний громадянин Чернігівської області (2014).Відзнака Президента України — ювілейна медаль «25 років незалежності України» (2016).
09.07.2018