La storia di Lugo inizia dal periodo preistorico. Lugo, come centro urbano, ha una origine certa solo nel pieno Medioevo. L'area dove sorge il centro abitato, invece, è stata abitata dall'uomo, con vari insediamenti, sin dalla Preistoria.
In un'area prossima al centro abitato sono stati rinvenuti i resti di un villaggio neolitico della Cultura di Sasso-Fiorano (quinto millennio a.C.). La campagna dove sorge Lugo vide popolamenti diversi e successivi sino a tutto il V secolo a.C.. I primi popoli che si stanziarono nel territorio in epoca storica furono i Celti. Il territorio lughese entrò nell'orbita romana negli ultimi decenni del III secolo a.C.. Come tutto il territorio conquistato dai Romani, fu interessato al fenomeno della centuriazione, avviato nel secolo seguente. Le terre furono assegnate a veterani di guerra, che giunsero in questi territori dopo essere stati congedati dall'esercito. Il popolamento fu sparso: non si verificarono forme di concentramento urbano come si ebbero, invece lungo la via Emilia, considerata il decumano massimo della centuriazione delle terre strappate ai Celti.
La centuriazione romana si fermò al sito dell'attuale Fabriago (9 km a nord-ovest di Lugo). Ciò significa che, oltre, iniziavano le valli paludose. Il cardo corrispondente a Lugo (la strada provinciale «Quarantola», nome dalla lampante etimologia centuriale) terminava a nord con un porto vallivo. Nei documenti dell'Alto Medioevo è chiamato San Giovanni in Lyba (da cui prenderà nome una delle valli più grandi della valle Padusa, la valle Liba).
La presenza romana durò sei secoli. A partire dal V secolo d.C. iniziò un periodo di peggioramento climatico. Il raffreddamento della temperatura durò ben tre secoli causando il progressivo spopolamento del territorio tra i fiumi Santerno e Senio (ovvero dove sorgerà Lugo). Senza la manutenzione umana dei canali e dei corsi d'acqua naturali, il territorio si riempì progressivamente delle acque fluviali ristagnanti. I fiumi tornarono a spagliare nella pianura. Dopo alcuni secoli, il livello del terreno al tempo dei romani rimase coperto da circa 1,5 metri di depositi alluvionali. La temperatura tornò ottimale nell'VIII secolo.
Solo a partire dal XIII secolo la rete di strade ortogonali, tipica della centuriazione, fu ricostruita, anche se le dimensioni del reticolo non coincisero con quelle dei tempi dei romani: le vie ortogonali infatti furono allineate ai cardini e decumani del territorio di Ravenna.

Nell'Italia bizantina il territorio era organizzato in "fondi" (dal latino fundus, podere = appezzamento di circa 60 ettari). Un insieme di fundi (poderi), tutti dello stesso proprietario, con almeno una chiesa, costituiva una massa. Nella zona a sud della direttrice via Villa-via Cento vi era un agglomerato di fondi denominato massa sancti Hilari (o Ilarii). È importante spiegare da dove viene la dedicazione, perché è connessa con l'origine di Lugo. Nel VI secolo Sant'Ilaro (Ellero) fondò un monastero a Galeata, località dell'Appennino forlivese. Dopo la sua morte il monastero divenne una stazione di sosta nel cammino dei pellegrini diretti alla valle del Tevere (e quindi a Roma), tanto che in paese fu allestito un ospizio. Si può dedurre, quindi, l'esistenza di un percorso nord-sud (parallelo e alternativo rispetto alla via Romea ravennate) le cui tappe erano: Ferrara, Argenta, il porto vallivo di Lyba, le vie Quarantola e Felisio, la via Emilia sino a Forlì, poi il superamento degli Appennini attraverso la valle del Bidente, lungo la quale si trova Galeata. Lugo fu fondata su questo percorso.
La maggior parte dei fundi che componevano la massa sancti Hilari era di proprietà dei monasteri dell'arcidiocesi di Ravenna, pur ricadendo nella diocesi di Imola. Nel territorio non vi era una fonte battesimale: esercitavano la loro giurisdizione le pievi di Barbiano e di Bagnacavallo (San Pietro in Sylvis).
Appartenevano alla pieve di S. Stefano in Barbiano i fondi:
Appartenevano alla pieve di San Pietro trans Sylvas (vecchio nome di S. Pietro in Sylvis) i fondi:


Nel 1037 è citato per la prima volta nei documenti un castrum (fortificazione). Attorno al castrum sancti Hilari iniziarono a formarsi dei burgus, ovvero i primi nuclei di abitazioni. Un piccolo borgo è documentato nel 1115. Durante la lotta tra Papato e Impero (1154-1183) nel 1161 i conti di Cunio, alleati di Federico I Barbarossa, strapparono la massa sancti Hilari alla Chiesa ravennate. Nel 1198 il legato di papa Innocenzo III ottenne la sua restituzione e nel 1202 l'arcivescovo di Ravenna, Alberto Oselletti, iniziò la costruzione di un nuovo castrum posto 1,5 km a nord della massa.
Nel 1218 il castrum fu conquistato e distrutto dai Faentini (guidati dal podestà Talamaccio di Cremona), cui si allearono i conti di Cunio. I lughesi dovettero accettare le condizioni del vincitore per ottenere la pace: smantellamento della fortificazione, pagamento di un riscatto per gli ostaggi e trasferimento di molti abitanti nel contado faentino, su terre che necessitavano di nuove braccia da lavoro. Negli anni immediatamente successivi il livello di vita dei lughesi peggiorò notevolmente. Nei documenti dell'epoca l'abitato è definito semplicemente come villa. Risale al 1224 il primo documento nel quale appare l'antico nome di Lugo: è una bolla di papa Onorio III in cui il pontefice conferma a Simeone, arcivescovo di Ravenna, i possedimenti dell'arcidiocesi ravennate. Vi si legge villam Luci cum curtibus, che in testi cronologicamente successivi diventa villa lugi. La pronuncia gutturale della "g" determinò poi il toponimo.
Il popolamento del territorio riprese alla metà del secolo. I campi furono bonificati dalle acque e la rete ortogonale di romana memoria fu ricostruita, partendo da ciò che era sopravvissuto: in alcune zone più elevate, infatti, l'antico disegno centuriale non si era cancellato del tutto. Dal 1232 Rainiero di Cunio tenne in pugno la cittadina per sedici anni. Nel 1248 Rainiero dovette cedere il potere al Senato di Bologna, che aveva ottenuto da papa Innocenzo IV la sovrintendenza generale sulla Romagna. Lugo venne nominata sede del distretto che comprendeva i centri abitati della diocesi d'Imola a nord della via Emilia (subtus Stratam). A Lugo si insediò il podestà. In un documento del 1256 Lugo tornò ad essere denominata castrum. Nel 1273 il comune acquistò il plebato di Santa Maria in Fabriago (5 200 ettari), aumentando notevolmente la propria superficie. Iniziò un movimento migratorio convergente dai paesi vicini.
Durante le guerre che coinvolsero la Chiesa e le Signorie per il possesso delle terre romagnole nel corso dei secoli XIII e XIV, Lugo passò più volte di mano. Nel 1278 fu restituita dai Guelfi bolognesi alla Santa Sede. Dieci anni dopo, nel 1288, la distinzione subtus/super Stratam fu cancellata. Nel 1296 fu definitivamente distrutto il castrum di Cunio. L'anno seguente Lugo fu conquistata dalla compagnia di Uguccione della Faggiuola, alla testa dei Ghibellini romagnoli. Il predominio dei Ghibellini fu di breve durata: il 29 aprile 1299 Lugo tornò alla Chiesa ravennate in base a un trattato tra guelfi (Bologna) e ghibellini (Imola, Faenza, Cesena e Forlì). Nel 1307 l'arcivescovo di Ravenna la donò al comune di Bologna. Appena due anni dopo fu presa dai conti di Cunio (insediatisi nella rocca di Barbiano) e data nuovamente alla Chiesa ravennate. Affidata nel 1333 al governo della famiglia da Polenta di Ravenna, nel 1338 fu presa dai Pepoli di Bologna, ai quali fu sottratta nel 1352 dai Visconti di Milano (che la tennero fino al 1367).
Nel 1367 Lugo passò alla Chiesa ravennate, ma non definitivamente. Il 28 febbraio 1376 il feudo entrò per la prima volta nell'orbita del casato degli Este di Ferrara. Il marchese Niccolò II (1338-1388) lo prese in affitto dalla Santa Sede per otto anni. La concessione fu rinnovata più volte finché, nel 1395 Manfredo e Giovanni da Barbiano la sottrassero agli Este con l'inganno. Nonostante nel 1408 venissero sconfitti dalle milizie del cardinale Baldassarre Cossa, i da Barbiano conservarono la signoria di Lugo fino al 1436. In quell'anno lasciarono definitivamente la Romagna e presero possesso del castello di Belgioioso, in Lombardia.
L'anno seguente si compì il passaggio definitivo di Lugo agli Este di Ferrara. Il 24 gennaio 1437 Nicolò III acquistò dalla Santa Sede il territorio di Lugo, divenendone così proprietario. Gli Este prevalsero su Nicolò Piccinino, comandante al servizio del duca di Milano, anch'egli pretendente al feudo lughese. I nuovi signori posero Lugo come capoluogo dei propri possedimenti in Romagna. La affrancarono dalla giurisdizione ecclesiastica di Barbiano; fecero costruire la via nova (poi via Fiumazzo), una strada rettilinea in direzione di Ferrara che tagliava diagonalmente la centuriazione; protessero gli ebrei, attestati a Lugo sin dal XIII secolo. La comunità ebraica di Lugo fiorì tra il XV e il XVI secolo, soprattutto negli studi talmudici. Gli Estensi consentirono agli ebrei provenienti da Spagna e Portogallo di stanziarsi nella cittadina romagnola. La comunità ebraica lughese raggiunse la vetta della sua importanza culturale e religiosa con i rabbini Samuele Del Vecchio e Beniamino Raffaele da Arezzo. Da Lugo proviene il famoso codice Kaufmann della Mishnà, conservato a Budapest e realizzato nell'XI secolo nell'Italia meridionale. L'eccellente patrimonio librario della comunità ebraica di Lugo è disseminato in diverse biblioteche europee, statunitensi e israeliane.
Con gli Este Lugo divenne il più importante centro amministrativo, oltre che mercantile, della Romagna estense. Gli Este si occuparono anche del riassetto del Santerno, il fiume che solca il territorio lughese. Nel 1460 il letto fu innalzato; il Santerno divenne il primo fiume ad essere arginato e condotto dall'uomo nel Po di Primaro. L'investimento necessario per realizzare l'opera ammontò ad oltre 33 703 lire, ripartite tra Ferrara e Lugo. Dopo che il fiume fu messo in sicurezza, sorsero lungo la sua riva destra nuovi centri abitati: Ca' di Lugo (fondata nel punto di intersezione tra la nuova strada voluta dagli Este e il Santerno), Bizzuno (1472), San Lorenzo in Selva (1473) e San Bernardino in Selva (1475).
Nel 1471 Borso d'Este fu insignito del titolo di Duca. Nel suo viaggio verso l'Urbe (dove ricevette l'investitura da papa Paolo II) volle passare da Lugo, dove fu acclamato dalla popolazione. Nel 1474 il comune di Lugo acquistò la contea di Donigallia (territorio compreso tra Lugo e Fusignano); l'anno seguente incamerò Guercinoro (sito nella zona di Villa San Martino). Nel 1506 furono determinati i confini settentrionali del territorio lughese. Nell'aprile di quell'anno gli Este stipularono un compromesso con il Comune di Ravenna, all'epoca soggetto alla Repubblica di Venezia, con cui furono fissati i confini tra le rispettive giurisdizioni. In conseguenza di questo atto, passarono agli Este tutti i territori a sud della «via Reale» (odierna S.S. 16 «Adriatica»). Su queste terre sorgeranno gli abitati di Giovecca, Frascata e Voltana. Negli anni tra il 1516 e il 1518 il governatore di Lugo ottenne il permesso dal duca di Ferrara di revisionare gli Statuti cittadini per uniformarli a quelli ferraresi. I nuovi Statuti furono approvati da Alfonso I d'Este il 29 novembre 1518. Nel 1528 il duca di Ferrara strinse un'alleanza con l'imperatore Carlo V, che garantì la sicurezza dei confini del ducato contro eventuali attacchi dell'esercito pontificio. Il duca però dovette accettare la presenza di ben 4.000 soldati spagnoli sul suo territorio. I soldati furono acquartierati a Lugo e la popolazione locale dovette contribuire al loro mantenimento. Nel 1544 Lugo si dotò di un grande orologio da torre. Fu eretto sul frontone del palazzo comunale.
Nel 1581 il Tribunale dell'Inquisizione condannò a morte per eresia Andrea Relencini. Originario di Modena, viveva nella cittadina romagnola da diversi anni come tornitore ed intagliatore. Nel 1887 il Comune fece murare una lapide sull'esterno della rocca estense a ricordo dell'infausto avvenimento.
Nel 1598, estintosi il ramo diretto maschile dei signori d'Este, il Ducato di Ferrara ritornò allo Stato della Chiesa, com'era stato pattuito nell'iniziale investitura. Lugo, così come le località circostanti, furono inseriti nella neonata Legazione di Ferrara. La cittadina si vide confermare da Papa Clemente VIII (che, essendo romagnolo, conosceva bene l'importanza del mercato lughese) tutti i privilegi ricevuti dagli Este: esenzione dai dazi, permesso di esportare prodotti non essenziali senza dazi, libertà di mercato senza tasse, esenzione da tributi per il mantenimento di truppe (a meno che non fossero stanziate in città), mantenimento dell'istituzione comunale. I lughesi, riconoscenti, eressero un Arco Trionfale in onore del papa nei pressi del lato sud-est della Rocca. Sempre nel 1598 Clemente VIII intraprese un viaggio nei nuovi territori. Il luogo prescelto per la sosta di una notte fu proprio Lugo (6 maggio 1598).
Negli anni successivi si cominciò a parlare della costruzione di un ghetto per gli ebrei. Fino ad allora la popolazione ebraica di Lugo aveva sempre vissuto accanto a quella cristiana (la sinagoga era situata nell'odierno vicolo Strocchi) e la popolazione si era addensata soprattutto lungo via del Limite (attuale corso Garibaldi). Ora invece anche gli ebrei lughesi dovettero sottostare alle leggi pontificie. Per essere riconosciuti dovettero indossare sul cappello un distintivo giallo detto lo "Sciamannino". Nel 1638 papa Urbano VIII impose agli ebrei dell'ex Ducato ferrarese di rimanere soltanto in tre città: Ferrara, Cento e Lugo. Per l'ubicazione del ghetto lughese fu scelto l'ultimo tratto di via Codalunga (oggi corso Matteotti). Gli ebrei si trasferirono nella nuova zona, sinagoga compresa: il tempo fu edificato al secondo piano del n. 70 di Corso Matteotti. La proprietà delle case rimase ai cristiani della zona, che le concessero in affitto perpetuo. Nel ghetto affluirono non solo i lughesi, ma tutti gli ebrei di Bagnacavallo, Cotignola, Massa Lombarda e Fusignano. La popolazione ebraica di Lugo crebbe così velocemente da raggiungere in pochi anni il 10% della popolazione. Nella comunità fu sempre presente un rabbino fino al 1839. Ebrei lughesi noti furono Agide Jacchia (musicista, 1875-1932) e il fratello Rambaldo (aviatore, 1876-1922, fondatore della prima società italiana di aviazione), Arrigo Jacchia (giornalista, 1891-1963), Giulio Salvatore Del Vecchio (1845-1917) e Gustavo Del Vecchio (1883-1972).
Nel 1944 ventisei ebrei lughesi furono deportati nei campi di sterminio.
Nel XVII secolo il problema della regimentazione delle acque dei fiumi Santerno e Senio si acuì enormemente. Dopo la rotta del Santerno del 1597 (o 1598), furono effettuati nuovi interventi. Nonostante ciò, si ebbero nuove inondazioni a San Bernardino e a Lavezzola. Bonifiche successive furono effettuate a San Bernardino, ma negli anni successivi le rotte, alternate, del Senio e del Santerno divennero eventi normali, trasformando le zone di San Lorenzo e San Bernardino in paludi.
Come se non bastassero le inondazioni, il Seicento lughese fu funestato anche dalla peste. L'epidemia del 1630 (la “peste manzoniana”) provocò un calo di circa duemila abitanti, facendo scendere la popolazione dalle 5 756 unità del 1583 alle 3 818 del 1632. Infine, fra il 1641 e il 1644 Lugo fu coinvolta nella guerra di Castro: mille lughesi vennero arruolati. Si ebbero morti e povertà per il passaggio delle truppe sul territorio.
Nel corso del XVII secolo sorsero le prime tre industrie: fabbricazione di polvere da schioppo (1639); produzione del ghiaccio (nella rocca, in via Cento e nelle fosse di S. Francesco); del filo del baco da seta. Il permesso di istituire il mercato della seta era stato ottenuto nel 1609 da Roma.
Alla fine del XVII secolo Lugo contava 5 353 abitanti. La fine del secolo fu funestata da un terremoto che l'11 aprile 1688 distrusse Cotignola e Russi, danneggiando a Lugo edifici pubblici e privati.
Il secolo XVIII fu per la gran parte un periodo di pace in Romagna. La città di Lugo crebbe in prosperità e ricchezza. Il mercato del mercoledì iniziò ad attirare gente anche da altre città. I generi maggiormente trattati erano: grano e altri cereali, uve e vini, bovini e, soprattutto, la seta, i cui bozzoli (che erano richiesti anche dai mercanti toscani) venivano commerciati a quintali.
Situata in posizione centrale fra le tre Legazioni di Bologna, Ferrara e Romagna, Lugo era divenuta il principale emporio dei tre territori e la città più ricca del ravennate. La Fiera del paese, che si teneva ogni due anni, era la più ricca di tutto lo Stato Pontificio, dopo quella di Senigallia.
Alla metà del XVIII secolo, Lugo si era dotata anche di un moderno teatro, uno dei primi teatri settecenteschi della Romagna. In città aveva sede dal 1674 un istituto di istruzione superiore come il Collegio Trisi. In questo periodo, Lugo contava circa 6 000 abitanti.
Negli ultimi decenni del secolo avvennero: il trasferimento del Collegio Trisi da via Codalunga ad un ampio Palazzo che si affaccia sul Pavaglione (1774), la ristrutturazione della Chiesa del Carmine, l'edificazione della nuova chiesa di San Francesco, la costruzione di un nuovo ponte in pietra sul Senio e la sistemazione di varie strade e piazze.
Alla fine del XVIII secolo la città contava 8 000 abitanti e con il contado superava i 16 000. Il secolo terminò con un evento bellico che a Lugo lasciò tracce profonde: il sacco dei francesi. Nel 1796 l'esercito di Napoleone invase l'Italia. Alla caccia di bottino, le truppe francesi si spinsero fino alla Bassa Romagna. Tutte le città e i paesi incontrati alzarono bandiera bianca. Solo a Lugo i napoleonici incontrarono resistenza.
La rivoltà cominciò il 30 giugno quando durante l'opera di requisizione, venne confiscato anche il veneratissimo busto del patrono sant'Illaro. Fu gettato sopra gli altri oggetti, come un qualsiasi soprammobile. Il popolo insorse per il grave oltraggio e, appoggiato dai conti Manzoni e dal clero, mise in fuga i soldati e si impossessò del paese. Intervenne il vescovo di Imola, il cardinal Chiaramonti (futuro papa Pio VII) che, temendo il peggio, propose una mediazione. Ma i sollevati non accettarono. La vendetta francese fu dura: dopo un primo assalto, che fu respinto, il 7 luglio i napoleonici, guidati dal generale Augereau, abbatterono le resistenze a colpi di cannonate. Per un giorno intero Lugo fu teatro di un terribile saccheggio.
Nel 1798 i francesi introdussero in tutta la Repubblica Cisalpina la coscrizione obbligatoria per i maschi dai 18 ai 26 anni. L'aliquota lughese fu indicata in 39 unità poi largamente superata. Le guerre delle coalizioni anti-francesi si susseguirono, così come si susseguì il passaggio di truppe sul territorio lughese: nel solo anno 1799 ben 9 168 soldati (sommando francesi e austriaci) transitarono per Lugo.
Nel 1805 fu inaugurato il servizio di illuminazione pubblica (ad olio). Furono piazzati 42 lampioni, di cui 28 all’interno della città e 14 nella circonvallazione. Nel 1806 fu costruito il nuovo cimitero che, per le leggi del governo laico francese, doveva sorgere fuori dell'abitato. Per non turbare troppo la sensibilità dei lughesi, fu edificato nello spazio antistante il Santuario del Molino. In occasione della Fiera del 1809 si svolse una dimostrazione pubblica di volo con “macchina aerostatica” (la mongolfiera) da parte dell'aeronauta Filippo Silvestrini.
La dominazione francese ebbe termine nel 1814. Con la Restaurazione Lugo tornò a far parte dello Stato Pontificio. L'evento fu festeggiato pubblicamente il 20 luglio 1815. Nel 1817 papa Pio VII concesse a Lugo il titolo di Città perché rimase fedele ai valori del trono e dell'altare anche durante l'occupazione armata francese.
Negli anni seguenti si diffusero a Lugo, come in tutti i principali centri della Romagna pontificia, le idee mazziniane e sorsero circoli carbonari. Nel 1831 molti lughesi parteciparono ai moti rivoluzionari; i repubblicani costituirono la Guardia nazionale, corpo di cittadini armati. L'intervento dell'esercito austriaco ne impose lo scioglimento. Nel 1848 lo Stato Pontificio introdusse la Guardia civica, un corpo militare formato dai ceti urbani, per la tutela dell'ordine pubblico.
Nel 1848 allo scoppio della seconda guerra d'indipendenza, il Papa dichiarò la neutralità dello Stato della Chiesa. Nonostante ciò, 250 lughesi si arruolarono volontari e combatterono in Veneto inquadrati nel Battaglione del Senio. L'anno seguente, tre alte personalità di Lugo ebbero un ruolo preminente nella nascita della Repubblica Romana del 1849: Giacomo Maria Manzoni, Silvestro Gherardi e Giacomo Pescantini, che furono membri della Costituente. I primi due fecero anche parte del governo: Manzoni fu ministro delle Finanze, Gherardi fu titolare dell'Istruzione. Nel 1855 Lugo fu tra le città colpite dall'epidemia di colera che attraversò la regione. Nel 1857 papa Pio IX intraprese un viaggio nelle città romagnole. Il pontefice si fermò due volte a Lugo, nell’andata e nel ritorno da Ravenna, il 25-26 luglio.
L'amministrazione pontificia in Romagna terminò definitivamente nel 1859: il 13 giugno, infatti, i liberali lughesi insediarono nella Rocca un governo provvisorio. Il 27 dicembre dello stesso anno furono ridisegnate le circoscrizioni territoriali; il Comune di Lugo, insieme a tutta la Romandiola fu aggregato alla Provincia di Ravenna. L'evento fu ricordato nel 1909 con l'apposizione di una lapida (tuttora visibile) sul bastione ovest della Rocca estense, il cui testo fu dettato da Fausto Balbo, direttore della Biblioteca Trisi.
L'11-12 marzo 1860 si tenne nelle ex Legazioni pontificie il plebiscito di annessione al Regno di Sardegna. Il 17 marzo 1861 fu proclamato il Regno d'Italia. Nel 1866 450 lughesi parteciparono come volontari alla terza guerra d'indipendenza, l'anno dopo in 200 seguono Garibaldi nella campagna dell'Agro romano che terminò tragicamente a Mentana. Vi morirono due lughesi: il conte Giulio Bolis e Francesco Bosi. Nel 1869 venne inaugurato l'ippodromo, che i lughesi soprannominarono subito «il Tondo» (30 agosto 1869).
La nota «Inchiesta Agraria Jacini» (1871) tracciò un quadro della gestione del territorio di Lugo negli anni immediatamente successivi alla nascita del Regno d'Italia. L'economia lughese non aveva subito grandi variazioni. L'occupazione principale continuava ad essere l'agricoltura:
Il terreno era coltivato soprattutto a cereali. La frutticoltura era ancora di là da venire: su 11 000 ettari coltivabili, solo 16 erano destinati ad alberi da frutta. La canapa occupava il 5% della superficie. Nel 1869 la produzione di baco da seta era di 582 quintali (dieci anni più tardi aumentarono a 1243). Nel circondario lughese si contavano circa 18 000 bovini. Lugo si qualificava all'epoca soprattutto come grande emporio, in virtù del tradizionale mercato del mercoledì (in essere fin dal Medioevo), che col tempo aveva acquisito una dimensione sovraregionale.
Nel 1876 Giosuè Carducci salì al Parlamento venendo eletto nel collegio di Lugo. Nel decennio successivo si affermarono tra i lughesi i movimenti socialista e repubblicano, quale alternativa politica e amministrativa ai moderati e monarchici. Le giunte guidate dal repubblicano radicale Ercole Bedeschi dal 1885 al 1890 diedero vita ad importanti esperienze innovative in campo economico e sociale (ad esempio, costruzione di case per gli operai e fondazione di cooperative). Le istituzioni più importanti erano la Banca Popolare, il Canapificio, la «Società fra le Arti Costruttrici» e la «Società edificatrice di case operaje». Lugo vantava anche la più ricca Società di Mutuo Soccorso della Romagna, con una sezione femminile con più di 200 socie e un capitale di 17 363,59 lire.
Negli anni 1885-86 due lughesi, Luigi Capucci e Luigi Cicognani, effettuarono l'esplorazione dell'Abissinia, dalla costa alla regione dello Scioa.
Tra la fine del secolo e la prima guerra mondiale Lugo fu amministrata da partiti moderati, salvo la parentesi repubblicana nel primo decennio del secolo. Dopo la tragedia della prima guerra mondiale, nel 1920 fu eletto il primo sindaco socialista di Lugo, Giovanni Foschini (un bracciante di Voltana), ma nel 1922 fu estromesso con la violenza da parte dei fascisti.

Nel 1917, in piena Prima guerra mondiale, si tenne a Lugo una «Esposizione interregionale d'arte». Vi parteciparono artisti locali e nazionali. Domenico (Nino) Pasi, Virgilio Ricci, Giannetto Malmerendi, Giacomo Vespignani, Orazio Toschi, Enrico Prampolini, Esodo Pratelli e Roberto Baldessari (forse oggi il più quotato tra gli artisti presenti) esposero le loro opere. La scelta di Lugo sede della manifestazione confermò la vivacità e il peso dell'ambiente locale nel futurismo nazionale.
Nel 1925 furono realizzati i lavori per il raddoppio della parte posteriore del cimitero comunale.
Lugo diede all'aviazione militare italiana l'asso Francesco Baracca (1888-1918), medaglia d'oro al valore militare. Oltre 400 furono i militari lughesi morti in guerra o a causa della guerra.

Durante la seconda guerra mondiale il fronte stazionò lungo il fiume Senio dal dicembre del 1944 al 10 aprile 1945, quando Lugo fu liberata. I primi ad entrare nella cittadina furono i soldati indiani dell'Esercito britannico (1st Jaipur Infantry, VIII Divisione di Fanteria), reparto di rinforzo, dopo che il Punjab ed il Maharatta con i Lancieri del Bengala sopportarono lo sfondamento del fronte. Un monumento, collocato in un angolo tra via Mentana e viale Europa, ricorda il loro sacrificio.
Risorta rapidamente dalle rovine della guerra, grazie all'operosità dei suoi abitanti e alla stabilità amministrativa, Lugo riveste un importante ruolo nell'economia romagnola come centro di scambi e di commercializzazione per i prodotti agricoli della Bassa Romagna. Il 21 ottobre del 1971 il film ...continuavano a chiamarlo Trinità venne proiettato al cinema Astra in anteprima mondiale. Fu un regalo del produttore del film, Italo Zingarelli alla propria città natale.
Durante l'alluvione dell'Emilia-Romagna del maggio 2023, il territorio di Lugo è stato completamente allagato dalle acque del Senio, del Santerno e del Canale Emiliano Romagnolo.