Voralpensee glazialen Ursprungs, dessen Fläche 48,9 km2 misst und der zu 63% auf schweizerischem, zu 37% auf italienischem Gebiet liegt. Zu Italien gehören der nordöstliche Arm jenseits von Gandria, ein Teil bei Campione d'Italia und das Westufer von Porto Ceresio bis Ponte Tresa. Der See besteht aus drei Becken: einem nördlichen zwischen Porlezza und Melide, einem südlichen zwischen Capolago und Agno – vom nördlichen Becken getrennt durch den Damm von Melide, der auf einer Moräne auf dem Seegrund errichtet wurde – und dem kleinen Becken von Ponte Tresa jenseits der Enge von Lavena. Die hauptsächlichen Zuflüsse, alle von begrenzter Bedeutung, sind der Cassarate, der Vedeggio und die Magliasina; der einzige Abfluss ist die Tresa, die das Wasser in den Langensee abführt.
Das erste Mal erwähnt wird der Luganersee 590 von Gregor von Tours als Ceresium (davon leitet sich der literarische Name Ceresio ab, dessen Ursprung ungeklärt ist); 804 taucht der Name Laco Luanasco auf. Das erste sichere Zeugnis einer politischen Organisation an den Ufern des Sees stammt von 818. Der See, der in einem Gebiet von strategischer Bedeutung liegt, gehörte zur Lehnsherrschaft der Grafen von Seprio. Um das Jahr 1000 kam er unter die Oberherrschaft des Bischofs von Como. Die Region war Schauplatz des Kriegs zwischen Como und Mailand um die Kontrolle des Alpenverkehrs (1218-1227); nach und nach gelangten Ufer und See unter die Herrschaft der Herzöge von Mailand, wurden aber im 15. Jahrhundert erneut zum territorialen und politischen Zankapfel, während Lugano immer mehr zum wichtigsten Flecken (borgo) am See aufstieg.
Mit der Bildung der ennetbirgischen Vogteien der eidgenössischen Orte zu Beginn des 16. Jahrhunderts wurde die Zugehörigkeit des Luganersees zu zwei unterschiedlichen Herrschaftsräumen endgültig besiegelt. 1752 wurde im Vertrag von Varese der Grenzverlauf zwischen der damals österreichischen Lombardei und den eidgenössischen Orten festgelegt, der auch nach der Gründung Italiens bis heute praktisch unverändert blieb. Vor dem 19. Jahrhundert war man bestrebt, den mehrarmigen und zum grossen Teil von Gebirgszügen eingeschlossenen Luganersee im Transitverkehr zwischen den Alpen und der Lombardei zu umgehen. Der Bau des Damms zwischen Melide und Bissone (1844-1847) kam einem radikalen Einschnitt gleich: Mit ihm wurde der Seeraum zur bevorzugten Route für die Strassen-, Eisenbahn- (1874) und Autobahnverbindung (1968-1970) durch das Tessin. Die Dampfschifffahrt begann 1848, regelmässige Kurse wurden ab 1856 eingerichtet; 1992 unterzeichneten Italien und die Schweiz eine Vereinbarung zur Regelung der Schifffahrt. Der Anbruch des Eisenbahnzeitalters trug zur touristischen Aufwertung des Sees bei. Ende des 19. Jahrhunderts gehörte er zum festen Reise- und Ferienprogramm in der Region der italienischen Voralpenseen, auch wenn die Entdeckung des Gebiets durch Reisende, Schriftsteller und Künstler schon ins 18. Jahrhundert zurückgeht.
Urkunden aus dem Frühmittelalter belegen für die Gegend um den Luganersee den Wein- und Olivenanbau. Zwischen den Gemeinden am See bestanden immer intensive Beziehungen, die sich aus dem Handel (v.a. mit Getreide und Vieh), der Ausbeutung des Fischreichtums und der Emigration ergaben. Diese stellte während Jahrhunderten das gemeinsame Schicksal der Kunsthandwerker aus der Seeregion dar. 1555 wurden den Fischern von Bissone, Melide und Morcote Privilegien verliehen. Seit 1986 besteht ein Abkommen über den Fischfang zwischen Italien und der Schweiz. Die Grenze begünstigte den Schmuggel, der noch im 20. Jahrhundert ein wichtiger Erwerbszweig war. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts nahm der Fischbestand wegen der Verschmutzung durch Industrieabwässer ab. Im 20. Jahrhundert erlebte die Gegend ein starkes Bevölkerungswachstum als Folge der industriellen und touristischen Entwicklung: Mehr als 50% der Tessiner Bevölkerung konzentriert sich im Einzugsgebiet des Luganersees (12,5% des kantonalen Territoriums). Die geringe Wasserzirkulation und die starke Urbanisierung der Ufer haben die Eutrophierung des Sees begünstigt, die hauptsächlich durch die erhöhte Phosphatzufuhr verursacht wurde; diese Entwicklung setzte um 1950 ein und erreichte ihren Höhepunkt in den 1970er Jahren. Dank der seitdem unternommenen Sanierungsmassnahmen, insbesondere der Reinigung des verschmutzten Wassers in Kläranlagen, konnten 1996 alle Ufer auf der Schweizer Seite zum Baden wieder freigegeben werden. 2005 wurde auch beim Wasser in der Tiefe eine gute Sauerstoffanreicherung festgestellt.