Лукас Пападимос родился 11 октября 1947 года в Афинах. Окончил Афинский колледж. В 70-х годах учился в Массачусетском физико-технологическом институте, продолжив учебу в сфере электромеханики и защитив диссертацию по экономике.
В 1980 году проработал в качестве финансового эксперта в Федеральном банке Америки (FED). Затем вернулся в Грецию, заняв должность экономического советника Банка Греции, на которой находился с 1985 по 1993 год.
В том же году он был назначен заместителем директора Банка Греции, а уже со  следующего года по 2002 год был его директором.
С 2002 года по 2010 год - вице-председатель Европейского центрального банка.
Одновременно с профессиональной карьерой Лукас Пападимос следовал своей  академической карьере: с 1975 года по 1984 год - избран доцентом, а затем зам. декана факультета экономики Колумбийского университета в Нью-Йорке; в 1988 году - профессор экономики Афинского университета; в 2006 году - член Афинской академии.
В 2010 году исполнял обязанности внештатного экономического советника премьер-министра Греции.