Lucienne Heuvelmans est la fille d'Osval Heuvelmans, dessinateur et ébéniste d'art originaire d'Ath[3] et de Donatilde Sandras, modiste originaire de Leuze-en-Hainaut. Ces deux villes du Hainaut belge conservent d'ailleurs des œuvres de l'artiste : un Christ en bronze au musée d'histoire et d'archéologie d'Ath et une Pax Armata sur le Monument aux morts de Leuze.
Elle est, en , la première femme à obtenir un grand prix de Rome (en sculpture) avec pour sujet Oreste endormi, après avoir été premier second grand prix en 1910. Admise à la villa Médicis[4], elle y séjourne de à décembre 1914 sous le directorat d'Albert Besnard. Le concours était ouvert aux femmes depuis 1903.
À son retour en France, elle est nommée professeur de dessin dans les écoles de la Ville de Paris. Elle installe son atelier au rez-de-chaussée et à l'entresol du 17, rue des Tournelles dans l'aile arrière de l'hôtel de Rohan-Guémené, dont la façade principale donne sur la place des Vosges.
Au début des années 1930, elle s'installe en Bretagne à Saint-Cast. Elle se spécialise dans la mythologie antique et l'art religieux.
Surtout connue pour ses sculptures, Lucienne Heuvelmans a également illustré divers ouvrages de poésie. Ses œuvres portent la signature « L. Heuvelmans ».
Morte le à Saint-Cast, elle est inhumée dans la commune avant de rejoindre le la sépulture familiale à Paris au cimetière du Père-Lachaise (56e division)[5].
Charleville-Mézières, hôtel préfecture des Ardennes : La Jeunesse et l'Amour, 1927, groupe en pierre d'après deux des figures du groupe Les Illusions et le Regret. Commande de l'État. Des éditions en bronze à patine verte et en bronze argenté ont été commercialisés et sont connus sous le nom de Cupidon et Psyché ou de Cupidon et Vénus.
Graye-sur-Mer : Monument aux morts de la Grande Guerre, 1922. Gisant en pierre sur socle en granit.
Paulhan, mairie : Vénus sauve Hélène de la mort, 1909, bas-relief en plâtre.
Cercle national des armées : Pax Armata, 1917, statue en marbre représentant un homme nu tenant un glaive. Commande de l'État, dépôt du musée de l'Armée. Reproduction en bronze sur le Monument aux morts de Leuze-en-Hainaut en Belgique (1922).
Vierge à l'enfant, 1928, statue en pierre rose de Tournus. Elle a été reproduite pendant près d'un demi-siècle à des milliers d'exemplaires dans diverses dimensions et matières : plâtre, terre cuite, faïence, bois, bronze ou chryséléphantine[réf. nécessaire] ;
↑La notice de personne du catalogue général de la BnF donne à tort, contrairement aux autres sources, 1885 comme année de naissance. Son acte de naissance est consultable sur les archives de la Seine en ligne : Paris 12, V4E 4206, vue 27/31, acte 3471 du 27 décembre 1881.
Sabine Schouteten, « Lucienne Heuvelmans (1881-1944) premier grand prix de Rome de sculpture en 1911 ou histoire des femmes artistes : de l'indifférence à la reconnaissance officielle », mémoire de maîtrise d'histoire de l'art contemporain, université de Lille-III, 1999
Anne Rivière (dir.), Sculpture'elles : les sculpteurs femmes du XVIIIe siècle à nos jours, Somogy, Paris, 2011
Catalogue de l'exposition présentée au musée des Années Trente à Boulogne-Billancourt du 10 mai au .