Els orígens de l’església parroquial de Sant Lluc es remunten al segle XIII. És possible que quan l’any 1274 el mestre d’Amposta, Berenguer d’Almenara, donà llicència als habitants d’Ulldecona perquè es poguessin traslladar del castell d’Ulldecona —on hi havia el primitiu nucli de poblament— a la vall, per a formar una nova població, tant l’església de Sant Lluc com el nou nucli d’Ulldecona ja existissin de poc temps abans. Fem aquesta afirmació perquè sovint les concessions formals per a la fundació d’un nucli poblacional a l’edat mitjana es feien posteriorment, és a dir, quan la vila o poble nous ja eren una realitat.
Tot i això, una de les primeres referències directes de l’existència de l’església de Sant Lluc data dels anys 1279 i 1280, quan el capellà d’Uldecuna contribuí amb 22 i 24 sous, respectivament, a la dècima papal recaptada en aquells anys al bisbat de Tortosa. El temple parroquial d’Ulldecona fou objecte l’any 1314 d’una visita pastoral efectuada pel bisbe de Tortosa Francesc de Paolac; segons aquest manuscrit, ocupava el càrrec de rector en aquell moment Arnau Balaguer, el qual declarà que les vestimentes litúrgiques eren en mal estat.
La parròquia de Sant Lluc, així com el lloc i terme d’Ulldecona eren senyorejats pels hospitalers de la comanda d’Ulldecona, la qual depenia de la castellania d’Amposta. Hi ha notícia que l’any 1369 el castellà d’Amposta donà llicència a Arnau Colomer perquè intercanviés la rectoria d’Ulldecona, que ell regia, amb la del sagristà major de la castellania d’Empúries, i pocs anys més tard, el 1387, va concedir al llavors rector de Sant Lluc, Guillem Baier, que pogués intercanviar la seva rectoria amb la de Pere Canet, rector de Benicarló.
L’actual església parroquial de Sant Lluc d’Ulldecona és un notable edifici d’estil gòtic, amb elements de transició. S’inicià la seva construcció el 1373 i l’ara d’altar fou consagrada l’any 1421. El temple va sofrir saqueigs el 1808 i també durant la Guerra Civil Espanyola, però ha estat totalment restaurat amb molt d’encert fa alguns anys.