Фамилия Лукомец — один из тех случаев, когда географическое прозвище не просто указывает на место жительства, а хранит память о целом средневековом княжестве. В основе фамилии лежит название древнего города Лукомль, который стоял на реке Лукомке (в старых записях — Лукомец) на территории современной Витебской области Беларуси. Человек, переселившийся оттуда, получал прозвище Лукомец — «выходец с Лукомля», которое затем закрепилось как фамилия.

Лукомль — место с бурной историей. В летописях он упоминается с 1078 года как центр Лукомского княжества, одного из уделов Полоцкой земли. Уже в том году его разграбил и сжёг Владимир Мономах, мстивший полоцкому князю Всеславу. В XIV веке, при Гедимине, Лукомль вошёл в состав Великого княжества Литовского, но сохранял собственных удельных князей. Окончательно город был разрушен в 1563 году, во время Ливонской войны, когда его взяли штурмом и сожгли русские войска. После этого Лукомль так и не восстановился как город, превратившись в село.

Словообразовательная модель фамилии проста и прозрачна: к основе «Луком-» (от названия города и реки) добавился типичный для восточнославянских прозвищ суффикс «-ец», обозначающий принадлежность к местности. Такая же модель работает в фамилиях Черниговец, Полтавец, Могилевец. В белорусской ономастике это один из самых частых способов образования фамилий от названий городов и деревень.

География фамилии сегодня подтверждает её происхождение. Основная масса носителей фамилии Лукомец сосредоточена в Беларуси, особенно в Витебской и Минской областях, а также на прилегающих территориях России и Украины. Встречаются и варианты написания — Лукомець (с мягким знаком), что характерно для украинской передачи.

Среди возможных однокоренных фамилий — Лукомский, Лукомльский. Первая образована по польско-шляхетской модели на «-ский» и могла принадлежать дворянам, владевшим землями в тех краях. Вторая — более редкая, книжного происхождения. Фамилия же Лукомец, с суффиксом «-ец», указывает скорее на крестьянское или мещанское происхождение: так называли простых людей, ушедших из разорённого города на новое место жительства.