Après avoir fait ses études secondaires au lycée Montaigne de Paris puis au lycée Pothier d’Orléans, il entra à la Sorbonne pour faire des études de lettres.

À la suite de sa vocation sacerdotale, il entra au séminaire des Carmes de l’Institut catholique de Paris en 1946 et fut ordonné prêtre le 17 avril 1954 à l’âge de 27 ans.

Il fut jusqu’en 1959, l’aumônier de la paroisse universitaire de Paris, rassemblant des enseignants de l’école publique, aumônier des étudiants en lettres et sciences de la Sorbonne ainsi que des grandes écoles : École spéciale d’architecture, ENS de Fontenay-Saint-Cloud, École des Chartes. Il est nommé curé de la paroisse Sainte-Jeanne-de-Chantal de Paris en 1969.

Nommé évêque d’Orléans, le 8 décembre 1979, il est nommé archevêque de Paris le 27 février 1981, succédant ainsi au cardinal Marty, et est créé, deux ans plus tard, cardinal par le pape le 2 février 1983.

Il donne sa démission au pape en février 2005, ayant dépassé l’âge de 75 ans et devient de ce fait cardinal émérite de l’archidiocèse de Paris.

Le Cardinal Lustiger a écrit aux prêtres de Paris en septembre 2006 pour leur annoncer qu’il souffrait d’une maladie grave (dont la nature n’a pas été précisée à l’époque) et qu’il réduirait donc son activité. Il concélébre pourtant la messe d’obsèques de l’Abbé Pierre présidée par Monseigneur André Vingt-Trois, son successeur à la tête de l’Archidiocèse de Paris.

L’Archevêché de Paris a annoncé, mardi 24 avril 2007, que le Cardinal Lustiger avait été hospitalisé à la Maison médicale Jeanne Garnier (centre médical privé catholique de soins palliatifs) pour quelques semaines afin que son traitement fût régulé.

Il est décédé le 4 août 2007. Il était atteint d’un cancer.