Po krótkim stażu w zawodzie konstruktora, w połowie lat 90. rozpoczął karierę w administracji regionalnej. W latach 1997 - 1998 był już wiceministrem nauki i technologii, a następnie kolejno doradcą premiera i przewodniczącego Rady Najwyższej Ołeksandra Moroza. W 2002 r. wszedł do Rady Najwyższej z listy Socjalistycznej Partii Ukrainy.

W czasie pomarańczowej rewolucji, był jednym z jej aktywnych przywódców i rzecznikiem bliskiej współpracy SPU z Naszą Ukrainą Wiktora Juszczenki. Po zwycięstwie "pomarańczowych", w lutym 2005 r. piastował tekę ministra spraw wewnętrznych w rządzie Julii Tymoszenko. To samo stanowisko zajmował w kolejnych rządach Jurija Jechanurowa i Wiktora Janukowicza. Z tego ostatniego odszedł, kiedy jego partia zdecydowała o pozostaniu w gabinecie Janukowycza, łamiąc tym samym uzgodnienia „pomarańczowej koalicji”. Został wówczas doradcą prezydenta Juszczenki i założył wówczas własny ruch - Ludowa Samoobrona, który wraz z prezydencką Naszą Ukrainą stworzył wspólny blok.

Ponownie został deputowanym po przedterminowych wyborach w 2007 r. rozpisanych po rozwiązaniu parlamentu przez prezydenta Juszczenkę. W nowym rządzie koalicyjnym Julii Tymoszenko po raz czwarty został nominowany na urząd ministra spraw wewnętrznych. Odwołany wraz z całym rządem po wyrażeniu mu wotum nieufności wobec gabinetu Tymoszenko.

26 grudnia 2010 r. Łucenko został zatrzymany w Kijowie. Wcześniej w związku z prowadzonym przez prokuraturę śledztwem obowiązywał go zakaz opuszczania miejsca zamieszkania.

Ukraińska prokuratura oskarża go, że będąc szefem MSW przyznał swemu kierowcy dodatek emerytalny w wysokości 40 tys. hrywien (ok. 15 tys. złotych) . On sam twierdzi, że Prokuratura Generalna Ukrainy odsuwa go od udziału w polityce, prowadząc przeciwko niemu sprawę karną. Ukraińska ordynacja wyborcza zakazuje osobom karanym startu w wyborach.

Inżynier elektronik. Absolwent lwowskiej politechniki.