Lukaku comenzó a jugar fútbol a los 2 años de edad, uniéndose a las inferiores del Rupel Boom, club en el que también jugó su padre. Luego de permanecer durante 3 años en dicho club, Romelu Lukaku se marchó al KFC Wintam, donde permaneció durante un año antes de unirse al Lierse SK a los 10 años de edad. En su primera temporada, Lukaku marcó 54 goles y en su segunda temporada marcó 76 goles, lo que atrajo la atención del RSC Anderlecht.

En 2006, cuando Lukaku tenía 13 años de edad, el Anderlecht logró su contratación. Durante su trayectoria en las categorías juveniles del Anderlecht, Lukaku marcó 131 goles en 93 partidos, lo que llamó la atención de varios clubes alrededor de Europa, particularmente el AC Milan y el Chelsea FC, los cuales estaban dispuestos a ofrecer hasta €1,5 millones por su contratación.

Su debut en la Primera División de Bélgica sería ante el Standard Lieja el 24 de mayo de 2009 cuando solo tenía en ese entonces 16 años y 11 días de edad, entrando de cambio al minuto 65 por Víctor Bernárdez, aunque el Standard se llevaría la victoria por 1-0, proclamándose campeón de liga. Para la temporada 2009-10, Lukaku fue promovido a tiempo parcial al primer equipo y no en su totalidad, debido a sus obligaciones escolares.