Añadida al conjunto de la Basílica en la segunda mitad del siglo XIV, toma su nombre del Beato Lucas, compañero y secretario de San Antonio, cuyos restos están conservados bajo el altar.
Detrás del altar hay un sarcófago elevado por pequeñas columnas: parece que de 1263 a 1310 fue ésta el altar-tumba de San Antonio, en la que se colocó el cuerpo del Santo cuando se decidió trasladarlo delante del presbiterio de la Basílica.
Como prueba de esta función, el fresco de Giusto de’ Menabuoi, en el lado nordeste de la capilla, nos muestra el uso taumatúrgico que se hacía del arca: bajo el arca elevada se hacía pasar a los enfermos para que recibieran la gracia.