Figlia di un professore di letteratura, Miller Williams, poeta e pianista amatoriale e di una musicista, quando a metà degli anni sessanta i suoi genitori divorziarono, fu affidata alla madre. Il padre si trasferì per lavoro in Messico e in vari stati del sud degli Stati Uniti, in particolare Louisiana, Mississippi, Utah e Georgia prima di essere assunto alla'Università dell'Arkansas.
Lucinda iniziò a scrivere quando aveva sei anni, a dodici iniziò a suonare la chitarra mentre a diciassette fece la prima esibizione dal vivo a Città del Messico, come parte di un duo con l'amico suonatore di banjo Clark Jones.[1]
Residente ad Austin in Texas esordì nel 1979 con l'album Ramblin' on My Mind composto di cover di brani tradizionali di country e blues. L'anno seguente uscì il suo secondo lavoro Happy Woman Blues. Nel 1988, dopo un lungo periodo di attesa, pubblicò il terzo disco, Lucinda Williams, contenente il brano Passionate Kisses, una canzone successivamente registrata da Mary Chapin Carpenter che ha fruttato a Lucinda nel 1994 il primo Grammy Award per la migliore canzone country.
L'anno successivo ha partecipato al Bridge School Benefit. Contestualmente, ha fatto parte della band che ha accompagnato in tournéeBob Dylan che ha poi collaborato ad una reincisione discografica di Car Wheels on a Gravel Road con tre tracce aggiuntive registrate in studio ed un secondo album contenente le registrazioni di un concerto del 1998, produzione pubblicata nel 2006. Con lo stesso Dylan ed altri artisti cura un progetto per il recupero del repertorio musicale del suo omonimo Hank Williams.
Negli anni successivi ha poi pubblicato altri lavori senza ottenere lo stesso picco di successo. Escono nel 2001 Essence, due anni dopo World Without Tears. Del 2006 è invece il suo primo album dal vivo Live @ The Fillmore. Nel 2007 pubblica West che vede la collaborazione di Bill Frisell. Nel 2008 escono Little Honey ed il mini album dal vivo Lu in '8. Dopo altri tre anni esce un doppio Blessed, dalla forte impronta roots rock e che rappresenta un ritorno alle radici della tradizione musicale statunitense.[2]
Nel 2014 esce un altro album doppio Down Where the Spirit Meets the Bone ed inaugura la propria etichetta con la ristampa in edizione deluxe in formato doppio CD dell'album eponimo del 1988.[3]