หลังจากโชว์ฟอร์มได้อย่างโดดเด่นใน ทีม Adelaide Ramsรุ่นอายุไม่เกิน 19 ปี ในช่วงต้นปี 1997 ร็อด เรดดี้ โค้ชทีมชุดใหญ่ของ Rams จึงเลือกวิลเลียมสันให้ลงประเดิมสนามในทีมชุดใหญ่ในฐานะนักเตะวัย 18 ปี ในเกม ที่ Rams เอาชนะ Auckland Warriors ไปอย่างเหนือความคาดหมาย 16-12 ที่สนาม Ericsson Stadiumในเมืองโอ๊คแลนด์เมื่อวันที่ 21 มีนาคม 1997 ในรอบที่ 4 ของฤดูกาล Super League ปี 1997โดยเขาเล่นในตำแหน่งเซ็นเตอร์ และเตะลูกโทษในช่วงท้ายเกมช่วยให้ Rams คว้าชัยชนะนอกบ้านครั้งแรกในประวัติศาสตร์ เขาทำคะแนนสูงสุดของ Rams ในปี 1997 ด้วย 70 คะแนนจาก 12 เกม (3 ทรัย, 29/37 โกล) และทำผลงานได้ดีต่อเนื่องด้วย 44 คะแนนจาก 17 เกมในฤดูกาล NRL ปี 1998เนื่องจาก Rams ยุบทีมหลังจากฤดูกาล 1998 วิลเลียมสันจึงยังคงเป็นผู้ทำคะแนนสูงสุดอันดับสองของสโมสรด้วย 114 คะแนน ตามหลังเกรแฮม แอปโปเพียง 2 คะแนน 45 ประตูของเขาเป็นสถิติสูงสุดที่ทำได้โดยสโมสรที่ประสบเคราะห์กรรมนั้น

ถึงแม้ว่าวิลเลียมสันจะเป็นผู้ทำคะแนนสูงสุดอันดับสองของทีมแรมส์ แต่เขาก็ไม่เคยเป็นผู้ทำคะแนนสูงสุดของทีมในฤดูกาลใดเลย โดยเคิร์ต ริกลีย์ทำได้ 81 คะแนนในปี 1997 และเกรแฮม แอปโปทำได้ 116 คะแนนในปี 1998

หลังจากที่ทีมแรมส์ยุบทีมไปก่อนเริ่มฤดูกาล NRL ปี 1999วิลเลียมสันได้เซ็นสัญญากับทีมแคนเบอร์รา เรเดอร์ส ซึ่ง มี มัล เมนิงกาเป็นโค้ช(ที่จริงแล้วทีมแรมส์เปิดฤดูกาลในต้นเดือนกุมภาพันธ์ แต่เจ้าของ ทีมอย่าง นิวส์ ลิมิเต็ดได้ยุบสโมสรในอีกไม่กี่วันต่อมา ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของข้อตกลงสันติภาพระหว่างซูเปอร์ลีกและออสเตรเลียนรักบี้ลีกส่งผลให้เกิดการก่อตั้ง NRL ขึ้น) ฤดูกาลแรกของเขากับแคนเบอร์ราถือเป็นฤดูกาลที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในอาชีพการเล่น 14 ปีของเขา เขาลงเล่น 20 เกม ส่วนใหญ่ในตำแหน่งปีกหรือเซ็นเตอร์และทำคะแนนสูงสุดในอาชีพ 174 คะแนน จาก 6 ทรัย และ 74 โกล หลังจากรับหน้าที่เตะโกลต่อจากเดวิด เฟอร์เนอร์

วิลเลียมสันลงเล่น 41 เกมในสามฤดูกาลกับแคนเบอร์รา ทำได้ 8 ทรัย และเตะเข้าประตู 113 ครั้ง ฤดูกาลสุดท้ายที่สโมสรในปี 2001 เต็มไปด้วยอาการบาดเจ็บ ทำให้เขาลงเล่นเพียง 2 เกมเท่านั้น โดยทั้งสองเกมเป็นการลงเล่นในฐานะตัวสำรอง หลังจบฤดูกาล วิลเลียมสันออกจากแคนเบอร์ราและเข้าร่วมสโมสรใหม่ที่อยู่ได้ไม่นานอีกแห่งหนึ่งคือ นอร์เทิร์น อีเกิลส์

ลุค วิลเลียมสัน ลงเล่น 16 เกมให้กับทีมNorthern Eaglesในฤดูกาล NRL ปี 2002 หลังจากลงเล่นสามเกมแรกในฐานะตัวสำรอง เขาก็ได้ลงเล่นใน ตำแหน่งห้า-แปดตลอดทั้งฤดูกาลที่เหลือและยังคงเป็นผู้ทำคะแนนสูงสุดของสโมสรอีกครั้งด้วย 98 คะแนน จาก 3 ทรัย และ 45 โกล

ทีมNorthern Eaglesซึ่งก่อตั้งขึ้นจากการรวมทีมที่ไม่ราบรื่นระหว่างคู่ปรับเก่าแก่Manly-Warringah Sea EaglesและNorth Sydney Bearsได้ยุบทีมไปหลังจบฤดูกาล 2002 โดยใบอนุญาตตกไปอยู่กับ Manly-Warringah ซึ่งมีฐานะทางการเงินมั่นคงกว่า จากนั้นวิลเลียมสันจึงเซ็นสัญญากับ Manly และใช้เวลาที่เหลือในอาชีพการเล่นรักบี้ของเขาที่นั่นในออสเตรเลีย

หลังจากเล่นในตำแหน่งแบ็กเป็นส่วนใหญ่ในอาชีพการงาน วิลเลียมสันรับบทบาทเป็นล็อกฟอร์เวิร์ดหลังจากเบนเคนเนดี้เกษียณเมื่อสิ้นสุดฤดูกาล 2006เขาลงเล่นในรอบชิงชนะเลิศ NRL ปี 2007 ที่แมนลีพ่าย แพ้ให้กับเมลเบิร์น สตอร์ม [ ^{4 ] แต่}พลาดรอบ ชิงชนะ เลิศ NRL ครบรอบ 100 ปี ปี 2008 กับเมลเบิร์น สตอร์มเนื่องจากอาการบาดเจ็บ แมนลีเอาชนะสตอร์มด้วยคะแนนสูงสุดเป็นประวัติการณ์ในรอบชิงชนะเลิศที่ 40–0 ^{[ 5 ]}

เขาเข้าร่วมสโมสรฮาร์เลควินส์ ใน ซูเปอร์ลีกที่ตั้งอยู่ในลอนดอน ใน ปี 2009และลงเล่นให้กับสโมสรนี้ 42 เกมตลอดสองฤดูกาล ก่อนจะเลิกเล่นรักบี้ลีกหลังจากจบฤดูกาลซูเปอร์ลีกปี 2010 ^{[ 6 ] [ 7 ]}