После этого он вернулся во Львов в ту же аптеку. По просьбе Миколаша в лаборатории аптеки Лукасевич с ассистентом Яном Зехом проводил опыты по дистилляции нефти с целью получения новых лекарств. На рубеже 1852 и 1853 годов они получили желтоватую маслянистую жидкость, дававшую при горении яркий и ровный свет. Это был керосин. Считается, что впервые его получил в 1846 году канадский врач Абрахам Геснер перегонкой каменного угля. В поисках практического применения Лукасевич и Зех попытались использовать его для освещения комнат; однако обычные масляные лампы для керосина не подходили, так как могли взорваться. Они подключили к работе львовского жестянщика Адама Братковского и сконструировали и изготовили опытный экземпляр первой в мире керосиновой лампы с жестяным корпусом, цилиндрической верхней частью, снабжённой окошком из слюды, подводом воздуха снизу и пористым фитилём, нижний конец которого был погружён в толстостенный резервуар с керосином.
С марта витрину аптеки Петра Миколяша освещала выставленная в ней лампа. А 31 июля 1853 года хирург Заорский успешно провёл во львовской больнице в ночное время экстренную операцию по удалению аппендикса, которая спасла жизнь пациенту. Эта дата считается в Польше днём рождения отечественной нефтяной и газовой промышленности.
В 1854 году Лукасевич перенес производство керосина поближе к нефтеносному району около Горлицы и там же, в Горлице, на пересечении улиц Венгерской и Костюшко был зажжён первый в мире керосиновый уличный фонарь. Договорившись о сотрудничестве с местными предпринимателями, Лукасевич пробурил первую в Европе нефтяную скважину. Из нее началась промышленная добыча нефти.
Игнаций Лукасевич основал также первый нефтеперерабатывающий завод в Австрийской империи; по одним сведениям, он сделал это в местечке Уляшовице под Ясло в 1856 году, по другим – в селе Кленчаны под Новы-Сончем в 1857 году. На заводе из нефти производили не только керосин, но также асфальт и различные смазочные масла.
В 1861 году в деревне Полянка он построил новый нефтеперерабатывающий завод. Бизнес шел в гору, Лукасевич становится обладателем приличного состояния и значительную его часть тратит на благотворительность: на его средства строятся дороги и мосты, больницы и школы, немалые средства выделяются на борьбу с бедностью и алкоголизмом; при этом меценат бесплатно раздавал осветительный керосин католическим и православным общинам. Лукасевич оказывал также щедрую финансовую поддержку участникам Польского восстания 1863–1864 годов, закончившегося поражением сторонников независимости Польши.
