Клара Степановна Лучко родилась 1 июля 1925 года в украинском селе Чутове. Училась в Полтаве, куда переехала семья.

Когда началась война, семья Лучко эвакуировалась в Среднюю Азию. Тут Клара окончила десятилетку и поступила на актерский факультет ВГИКа, эвакуированного тогда в Алма-Ату. После возвращения ВГИКа в Москву Лучко продолжила учебу в мастерской Герасимова и Макаровой.

Первой работой в кино для нее стала роль тетушки Марины в фильме «Молодая гвардия» (1948). Затем последовали неудачи в паре фильмов, и она всерьез задумалась об уходе из кино. Но в эту пору ее заметил режиссер Иван Пырьев и пригласил сниматься в роли Даши Шелест в картине «Кубанские казаки» (1950). После «Кубанских казаков» Лучко узнала вся страна. Ее часто приглашали самые крупные режиссеры – Сергей Герасимов, Всеволод Пудовкин, Иосиф Хейфиц.

За годы творческой жизни Клара Лучко снялась во многих фильмах, ставших классикой советского кино. Среди наиболее известных работ артистки – роли в фильмах «Донецкие шахтеры» (1951), «Возвращение Василия Бортникова» (1953), «Большая семья» (1954), «Двенадцатая ночь» (1955), «Рядом с нами» (1957), «Красные листья» (1958), «Снежная сказка» (1959), «В твоих руках жизнь» (1959), «На семи ветрах» (1962), «Государственный преступник» (1964). В этих фильмах судьба свела Лучко играла с такими замечательными актерами, как Василий Меркурьев, Михаил Яншин, Павел Кадочников, Лариса Лужина, Алла Ларионова, Екатерина Савинова, Валентин Зубков. Съемки в кино Лучко сочетала с работой на сцене Центральной студии киноактера.

В 1960-е годы Клару Лучко постигла личная драма. Неожиданно умер муж – блестящий актер Сергей Лукьянов. Это был трудный период, но актриса выстояла. И переход на возрастные роли только по-новому раскрыл грани ее таланта. Среди таких работ в активе актрисы – роли в фильмах «Опекун» (1970), «Цыган» (1979), «Мы, нижеподписавшиеся» (1980), «Бедная Маша» (1981), «Карнавал» (1981), «Ларец Марии Медичи» (1981), «Тревожное воскресенье» (1983) и другие.

Оглушительный успех сопутствовал фильму «Цыган». Популярность этой мелодрамы была настолько велика, что в 1985 году было снято продолжение «Возвращение Будулая», которое также стало триумфальным. Исполнителям главных ролей Кларе Лучко и Михаилу Волонтиру было присвоено звание «Народный артист СССР», являвшееся высшим признанием деятелей искусств в нашей стране.

Наряду с актёрской работой Клара Лучко работала в Университете культуры, Комитете советских женщин, Правлении общества «СССР – Австралия», актёрской секции Союза работников кинематографии СССР, в 1990-е вела программу «Фильмы нашей памяти» на Первом канале, затем программу «Кумиры кино» на АСТ. Часто встречалась со зрителями. Она неоднократно представляла советское киноискусство на фестивалях, в творческих поездках побывала во многих странах мира, встречалась со всемирно известными людьми: премьер-министром Индии Джавахарлалом Неру, художником Пабло Пикассо, певцом Полем Робсоном. Была лауреатом титулов «Женщина мира» (1996, США) и «Женщина тысячелетия» (2000, Великобритания).

Клара Лучко была отмечена многими государственными наградами, в том числе орденом «За заслуги перед Отечеством» четвёртой степени.

В 2005 году Лучко готовилась отметить свое 80-летие. Никаких особых жалоб на состояние здоровья она не высказывала, поэтому её смерть стала для родных и коллег настоящим шоком. Как обычно, субботним утром 26 марта 2005 года актриса готовила завтрак. Накрыв на стол, позвала мужа – и неожиданно потеряла сознание. Муж Лучко (вторым браком) Дмитрий Мамлеев, увидев лежащую на полу супругу, тут же вызвал «скорую». Но было уже поздно. По заключению врачей «скорой», прибывших в квартиру актрисы в высотке на Котельнической набережной, где и произошло несчастье, смерть произошла в результате оторвавшегося тромба…

Дочь Лучко от первого брака Оксана в своё время закончила два творческих вуза – ВГИК и ГИТИС. Замужем, родила сына Сашу.