Maturirala je na Gimnaziji v Kranju. Leta 1980 je diplomirala na Naravoslovno-tehniški fakulteti v Ljubljani, se zaposlila na Biotehniški fakulteti, kjer je leta 1989 doktorirala. Postdoktorsko je študirala v ZDA in na Švedskem.
Je redna profesorica na Oddelku za agronomijo Biotehniške fakultete v Ljubljani. Od leta 1996 vodi Center za biometeorologijo na Biotehniški fakulteti in je predstojnica Katedre za agrometeorologijo. Predava tudi študentom fakultete za matematiko in fiziko ter na Fakulteti za arhitekturo.
Področje njenega raziskovanja so podnebne spremembe in njihov vpliv na rastlinsko pridelavo v Sloveniji ter možnosti blažitev in prilagoditev v različnihpodročjih gospodarstva.
Vodi tako nacionalne kot mednarodne znanstvene projekte.
Objavila je okrog 90 znanstvenih in več kot 400 strokovnih in poljudnih člankov, ter leta 2008 knjigo Kaj nam prinašajo podnebne spremembe.
Od leta 2002 do 2008 je bila članica Mednarodnega odbora za spremljanje podnebnih sprememb pri OZN (IPPC), ki je leta 2007 (skupaj z Alom Goreom) prejel Nobelovo nagrado za mir.Od leta 2006 pa tudi članica komiteja Globalnega klimatskega opazovalnega sistema (GCOS) pri svetovni meteorološki organizaciji (WMO).
Zveza svobodnih sindikatov Slovenije ji je leta 2008 podelila nagrado roža mogota za zasluge pri razbijanju stereotipov o ženskih in moških poklicih in za vzpodbudo mladim ženskam pri odločitvi za znanstvene in tehnične poklice. Istega leta je dobila tudi nagrado glavnega mesta Ljubljane za vrhunske znanstvene dosežke na področju klimatskih nihanj in njihovih posledic za življenje na planetu.
Z družino živi v hiši v bližini Kranja.
Kaj nam prinašajo podnebne spremembe?, 2008
Vroči novi svet, 2012
Planet voda, 2014
Planet, ki ne raste, 2016
Soprejemnica Nobelove nagrade za mir 2007.
S. Zgonik: ” Danes gre skoraj polovica emisij, ki jih …: Mladina 2010, št. 18 (7. maj), str. 70-75
M. Kalacun Lapajne: Lučka Kajfež Bogataj : znanstvenica, ki ne kupuje jagod pozimi in opozarja, da imamo Zemljani resne probleme: Zame s stilom 2010, 20 apr., str. 18-20
Osebnosti, od A do L, Ljubljana 2008
B. Bogataj: Vse je odvisno od ozaveščenosti, poguma in znanja posameznikov, Gorenjski Glas 2005, št.12 (11.2.) str. 16 in 17
D. Bajt: Slovenski kdo je kdo, Ljubljana 1999