Nach den erfolgreichen Garfagnana-Kriegen (1604–1620) gegen die Familie Este erlebte Lucca eine Zeit des Friedens und des Wohlstands bis zum Einmarsch der napoleonischen Truppen im Jahr 1799. Um seine Freiheit zu bewahren, verfolgte Lucca bestimmte Ideale: die Nichteinmischung in internationale Angelegenheiten, die Vermeidung von Bedrohungen und Konflikten mit den Nachbarn und der Aufbau eines starken Verteidigungssystems zur Abwehr potenzieller Invasionen. Ein Großteil der staatlichen Finanzmittel wurde in den Bau der endgültigen Stadtmauer investiert, die 1645 fertiggestellt wurde.
Die fruchtbare Landschaft, das wirtschaftliche Gefüge kleiner und mittlerer Unternehmen und der vom Staat geschützte soziale Frieden ermöglichten der Bevölkerung, ihren Wohlstand aufrechtzuerhalten. 1628 wurde Lucca endgültig zu einer oligarchischen Republik: Der Generalrat richtete nach dem Vorbild Venedigs das Goldene Buch der 224 Familien ein, die Zugang zu den höchsten Ämtern hatten. Diese Entscheidung verarmte und verhärtete das politische System und führte dazu, dass die Stadt zunehmend isoliert wurde und sich von der zuvor florierenden Wirtschaftsdynamik löste.
Die europäische Lage und die protektionistische Politik zwangen die Einwohner von Lucca, in immer weiter entfernte und schwieriger zu besiedelnde Gebiete umzusiedeln. Ab dem 16. Jahrhundert wurde ein Großteil ihres Kapitals in die Landwirtschaft reinvestiert. Landgewinnung und -kultivierung breiteten sich in der gesamten Republik aus, die sich durch den Bau herrschaftlicher Villen weiter bereicherte. Diese lukrative Aussicht blieb erhalten, und im 18. Jahrhundert ermöglichte die ausgezeichnete Finanzlage die Tilgung der Staatsschulden. Die Regierung begann zaghaft, einige von der Aufklärung inspirierte Reformen durchzuführen: 1758 ermöglichte eine Piraterieaktion Ottaviano Diodati und seinen Mitarbeitern den Druck der ersten italienischen Ausgabe von Diderots und d'Alemberts Encyclopédie. Außerdem wurde 1790 die Universität eingeweiht.
Aufgrund seiner kosmopolitischen Ausrichtung und der ständigen Verbindung mit der Welt der Wirtschaft, des Handels und der Kultur hatte Lucca nie eine einfache „provinzielle“ Dimension. Mit dem Wiener Kongress (1815) wurde Lucca als Herzogtum konstituiert (Ducatus Lucensis) unter der Herrschaft von Maria Luisa von Bourbon und dann ihres Sohnes Karl Ludwig. Lucca wurde Hauptstadt und blieb es bis zu seiner Übergabe an das Großherzogtum Toskana im Jahr 1847.
In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts erlebte die Stadt durch die Nutzung der Wasserressourcen der Region eine Zeit großen wirtschaftlichen Wohlstands, insbesondere in den Bereichen Agrar- und Nahrungsmittelindustrie, Textil und Papier.