Pada peringkat permulaan sekolah ini menumpang di bangunan Sekolah Rendah Kebangsaan Air Hitam (kini SK Air Hitam). Ketika itu, hanya terdapat 4 buah kelas yang menampung 125 orang pelajar. Pengetua pertamanya ialah Tuan Haji Azmi bin Zainal dan dibantu oleh 10 orang guru serta seorang kerani. Pada 21 April 1987, sekolah telah berpindah ke bangunannya tersendiri di FELDA Lui Barat. Bangunan baharu tersebut terdiri daripada 2 blok bangunan dengan 19 buah bilik darjah. Blok A menempatkan bilik pejabat, bilik guru, pusat sumber, bilik ERT/jahitan, koperasi sekolah dan 5 buah bilik darjah. Manakala Blok B terdapat 5 buah bilik darjah dan sebuah bilik gerakan.

Pada tahun 1990, sebuah blok 2 tingkat yang mengandungi 11 buah kelas yang mampu menampung seramai 420 orang pelajar telah dibina. Pada 22 Ogos 1994, SMK Lui Barat telah dirasmikan oleh YAB Dato’ Seri Anwar Ibrahim, bekas Timbalan Perdana Menteri Malaysia yang dalam rangka lawatannya ke Negeri Sembilan. Pada tahun 2000, projek meningkatkan infrastruktur sekolah seperti 2 blok apartment, rumah guru, asrama, makmal sains, surau dan bangunan tambahan telah diperolehi dari kerajaan pusat. Kini, SMK Lui Barat mempunyai 6 blok bangunan, bangunan asrama dan kemudahan-kemudahan lain yang dapat digunakan sepenuhnya mulai bulan Januari 2002. Pembinaan diteruskan dengan terbinanya bangunan 2 tingkat untuk dijadikan Makmal Komputer sekolah dan sebuah dewan (Dewan Baitul Hikmah). Pada Disember 2014, beberapa penaiktarafan infrastruktur dan pembinaan bangunan tambahan baharu sedang giat dijalankan.