Ha vinto 7 titoli WTA. I suoi migliori risultati negli slam sono una finale all'Open di Francia 2015,, una semifinale a Wimbledon 2014, e un quarto di finale agli Australian Open 2007.
Ha disputato sedici finali vincendone sette: ad Estoril, Forest Hills (2 volte), Gold Coast, Québec, Doha e Praga.
In doppio ha conquistato 15 titoli WTA, tra cui cinque Slam in coppia con Bethanie Mattek-Sands: gli Australian Open 2015 e 2017, gli Open di Francia 2015 e 2017, l'US Open 2016. In questa disciplina è diventata numero 1 del mondo il 21 agosto 2017.
Carriera 2003 - 2004 La giovane ceca si affaccia nel circuito ITF dove raggiunge due semifinali, a Greenville e a Ostrava, ed una finale a Valasske Mezirici.
Nel 2004 la Šafářová vince il primo titolo ITF a Bergamo come lucky loser. Successivamente dopo un periodo costellato da brutti risultati, vince il secondo titolo ITF dell'anno e della carriera a Båstad. Nel suo primo Grande Slam agli US Open esce al secondo turno delle qualificazioni. Nel resto della stagione perde due finali: ad Ashburn e a Valasske Mezirici, come l'anno precedente.
2005 - 2006
Inizia l'anno ad Auckland uscendo di scena al secondo turno. Vince il suo terzo ITF a Capriolo perdendo solo un set. Si qualifica al WTA di Doha ma viene eliminata al primo turno. Successivamente vince il suo quarto ITF a Redding ed il suo primo torneo WTA all'Estoril partendo dalle qualificazione, ed eliminando nel corso del torneo tre teste di serie, Virginia Ruano Pascual al primo turno, Gisela Dulko e Li Na rispettivamente in semifinale ed in finale. Ripescata come lucky loser al Roland Garros viene eliminata da Nicole Vaidišová. Vince il suo quinto titolo ITF a Protejov. Nel suo primo torneo in assoluto su erba a s'Hertogenbosch, giunge in finale ma nel turno conclusivo è la connazionale Klára Zakopalová a sbarrarle la strada. Ad agosto vince il suo secondo titolo WTA dell'anno e della carriera a Forest Hills battendo in finale Sania Mirza. Nel finale di stagione raggiunge le semifinale all'ITF di Poitiers.
Inizia il 2006 vincendo il suo terzo titolo WTA a Gold Coast battendo tra le altre Patty Schnyder e Dinara Safina, due top 20. Il resto della stagione è deludente per la ceca che raggiunge i migliori risultati sulla terra giungendo alle semifinali ad Amelia Island, battuta dalla Petrova, e a Palermo, battuta dalla Medina Garrigues.
2007 - 2008
Il 2007 è l'anno della svolta della Šafářová. All'Australian Open giunge ai quarti battendo Francesca Schiavone e la n. 3 del mondo Amélie Mauresmo. A Parigi arriva in finale eliminando nel corso del torneo tre top ten, Nicole Vaidišová al secondo turno, Svetlana Kuznecova ai quarti e Justine Henin n. 2 del mondo nella semifinale. In finale, avanti di un set contro la Petrova, si fa rimontare e cede 4–6, 6–1, 6–4. Agli Open di Francia batte al terzo turno Amelie Mauresmo per la seconda volta, ma agli ottavi la russa Čakvetadze la sconfigge. A Wimbledon raggiunge per la prima volta il terzo turno, ma, dopo un match durato poco più di tre ore, la serba Jelena Janković vince per 5–7, 7–6(4), 6–2. Agli US Open giunge al terzo turno e a batterla è la Bartoli. A fine anno fa registrare il suo best ranking al n.°22.
Il 2008 è un anno deludente e bisogna attendere giugno per il suo miglior risultato stagionale ai quarti a Barcellona. Alla sua prima olimpiade raggiunge il terzo turno, ma viene eliminata dall'austriaca Sybille Bammer. Vince il quarto titolo WTA per la seconda volta a Forest Hills battendo in finale la cinese Peng.
2009 - 2011 Nel 2009 giunge ai quarti a Brisbane e al terzo turno a Melbourne, ma viene eliminata rispettivamente da Victoria Azarenka e Marion Bartoli. Raggiunge il secondo, il terzo ed il quarto quarto-di-finale dell'anno a Memphis, a Monterrey ed a Barcellona cedendo da Sabine Lisicki, Li Na e Francesca Schiavone. A Madrid giunge al terzo turno e vince il secondo set contro la n. 1 del mondo Dinara Safina per poi perdere 6–3 al terzo set. A Toronto partendo dalle qualificazioni, batte in sequenza Kaia Kanepi, l'ex n. 1 del mondo Ana Ivanović e la cinese Jie Zheng, prima di arrendersi a Serena Williams. A Québec viene sconfitta nella finale da Melinda Czink per 4–6, 6–3, 7–5.
Nel 2010 esce di scena ai quarti di Brisbane per mano della rientrante Kim Clijsters, dopo averle strappato un set vinto per 6–0. Un mese dopo arriva in finale nel torneo di Parigi battendo fra le altre Schiavone, e Pennetta prima di arrendersi ad Elena Dement'eva. Sulla terra rossa fa registrare buoni risultati. A Stoccarda giunge ai quarti eliminando al secondo turno la n. 2 del mondo Caroline Wozniacki, a Roma ripete i quarti eliminando in sequenza Vol'ha Havarcova, Flavia Pennetta ed Agnieszka Radwańska. A Madrid batte sorprendendo tutti Marija Šarapova al primo turno, prima di giungere alla sua prima semifinale in un Premier Mondadory in cui è costretta al ritiro. Nel resto della stagione raggiunge due semifinali, la prima a Båstad, battuta da Rezaï, e la seconda a Quebec City, sconfitta da Mattek-Sands.
Inizia il 2011 raggiungendo i quarti a Brisbane e il terzo turno a Melbourne, eliminata rispettivamente da Pavljučenkova e Zvonarëva. Al torneo di Kuala Lumpur arriva in finale, ma dopo aver mancato delle palle match viene punita dalla Dokić. A Madrid giunge ai quarti, dove perde in tre set contro la n. 5 del mondo Viktoryja Azaranka. Nella sua seconda finale WTA dell'anno, viene battuta facilmente dalla Wozniacki. A Toronto giunge nuovamente ai quarti perdendo sempre da Serena Williams ma questa volta in tre set. Agli US Open arriva per la seconda volta al terzo turno, ma viene eliminata nettamente dalla rumena Monica Niculescu per 6–0, 6–1. Nel finale di stagione raggiunge due semifinali. La prima a Linz battuta dalla Cibulková, e la seconda persa a Mosca contro Kanepi.
2012
Inizia male l'anno, eliminata al primo del torneo di Brisbane da Iveta Benešová. In seguito raggiunge i quarti a Sydney battendo Ivanović e Kuznecova, perdendo da Li Na. Viene eliminata nei primi turni a Melbourne e a Parigi, rispettivamente da Christina McHale e Angelique Kerber. Arriva ai quarti a Doha battendo nel corso del torneo Wozniacki e Kuznecova, per poi perdere da Marion Bartoli. Esce al secondo turno a Dubai contro Samantha Stosur e al quarto turno a Indian Wells ancora con Marion Bartoli. Perde sorprendentemente al secondo turno a Miami, dopo aver avuto un bye all'esordio, contro Heather Watson per 6–2, 6–1. Arriva in finale a Charleston battendo nell'ordine Lučić-Baroni, Wozniak, Zvonarëva e Hercog, per poi perdere pesantemente contro Serena Williams per 6–0, 6–1. Aiuta la sua nazionale in Fed Cup battendo Francesca Schiavone per 7–6(3), 6–1. Perde al primo turno a Stoccarda di nuovo contro Li Na. Raggiunge il terzo turno nel torneo di Madrid per poi ritirarsi contro Marija Šarapova al terzo turno. Nell'ITF di Praga vince il torneo battendo in finale Klára Zakopalová. Delude al Roland Garros dove dopo aver vinto il primo turno contro Nastas'sja Jakimava, perde al secondo da María José Martínez Sánchez. Inizia la stagione sull'erba e la ceca gioca ad Eastbourne, dove supera ai primi turni la giovane Tímea Babos e la tennista di casa Heather Watson, per poi soccombere da Marion Bartoli. Esce inaspettatamente al primo turno a Wimbledon contro la speranza olandese Kiki Bertens per 6–3 6–0 in 50 minuti. Ritorna a giocare alle Olimpiadi perdendo contro un'altra giovane tennista Laura Robson. La settimana dopo si presenta a Montréal ricevendo un bye all'esordio ed eliminando al secondo turno la kazaka Sesil Karatančeva, al terzo turno riesce a battere la n.° 5 del mondo Samantha Stosur con un doppio tie-break e nei quarti si sbarazza dell'italiana Roberta Vinci per 6–2, 6–2. Sfuma la finale più importante della sua carriera contro Li Na, facendosi rimontare nel terzo set, avanti 5–1, per perdere 7–5. Questo risultato le vale il best ranking al n. 19. Al torneo di Cincinnati esce al primo turno per mano della kazaka Jaroslava Švedova. Nonostante l'uscita di scena al primo turno, il 20 agosto migliora nuovamente il ranking al n.°17. A New Haven supera il primo turno sfruttando il ritiro dell'uzbeko-americana Varvara Lepchenko. Nel secondo turno domina la cinese Jie Zheng battuta con il punteggio di 6–4, 6–0, ma esce nei quarti per mano della connazionale Kvitová. Agli US Open esordisce nei migliori dei modi battendo al primo turno l'americana Melanie Oudin; segue un'altra vittoria al secondo turno contro la canadese Aleksandra Wozniak, per poi soccombere da Nadia Petrova al terzo turn. Ritorna a giocare a Tokyo superando al primo turno Cvetana Pironkova e al secondo sfrutta il ritiro di Klára Zakopalová; viene fermata al terzo turno da Marija Šarapova. La settimana si trasferisce a Pechino dove viene sconfitta piuttosto nettamente da Monica Niculescu per 6–2, 6–0, confermando di soffrire il gioco della rumena nonostante venisse da un infortunio al polso. Al torneo di Linz entra come testa di serie n. 4, ma viene già sconfitta all'esordio per mano di Sofia Arvidsson. Partecipa la settimana successiva al torneo di Mosca, dove elimina al primo turno la wild-card russa Margarita Gasparyan in tre set; al secondo ostacolo viene sconfitta da Klára Zakopalová. Nella finale di Fed Cup 2012 vince entrambi i singolari; batte nel primo incontro Ana Ivanović, mentre nel secondo annichilisce Jelena Janković con un doppio 6–1, regalando la coppa alla sua nazionale.
2013 Lucie inizia l'anno al torneo di Brisbane rimediando una sconfitta al primo turno, per mano di Sabine Lisicki. In doppio, in coppia con Anastasija Pavljučenkova, perdono nei quarti contro Hantuchová/Srebotnik. A Sydney, perde al primo turno in singolare questa volta da Madison Keys. In doppio, con Dominika Cibulková, perde all'esordio contro Huber/Mirza. All'Australian Open 2013 viene battuta al secondo ostacolo da Bojana Jovanovski. In doppio, con Anastasija Pavljučenkova, raggiungono i quarti di finale, ma vengono fermate dalle australiane Barty/Dellacqua. Nel mese di febbraio, raggiunge i quarti in singolare al Paris indoor fermata dalla lucky loser Kiki Bertens; in doppio, sempre con Anastasija Pavljučenkova, si ritirano in semifinale, senza nemmeno scendere in campo a causa di un problema al ginocchio destro della Šafářová. In seguito gioca a Doha, perdendo al secondo turno contro Christina McHale; in doppio, questa volta con Andrea Hlaváčková, perdono nei quarti contro Petrova/Srebotnik. Al torneo di Dubai, perde all'esordio contro Caroline Wozniacki; in doppio, con Anastasija Pavljučenkova, perdono nei quarti.
A marzo, perde all'esordio sia ad Indian Wells, perdendo contro Magdaléna Rybáriková, sia a Miami, contro Romina Oprandi. In doppio, gioca in entrambi i casi con Anastasija Pavljučenkova, uscendo di scena al primo turno ad Indian Wells e al secondo a Miami. Ad aprile, conquista i quarti a Charleston, fermandosi poi contro Serena Williams. In doppio, con Kristina Mladenovic, conquista il titolo battendo in finale Hlaváčková/Huber. A Stoccarda, gioca alla pari ma alla fine deve cedere nel secondo turno contro la numero 2 del mondo Marija Šarapova in un match durato più di tre ore; in doppio, con l'amica Anastasija Pavljučenkova, perdono all'esordio contro la coppia Jurak/Marosi.
Nel mese di maggio, va fuori al primo turno a Madrid per mano di Ekaterina Makarova, mentre in doppio vince il titolo insieme ad Anastasija Pavljučenkova battendo in finale la coppia Black/Eraković per 6-2, 6-4. Si rituffa nel circuito ITF per giocare il torneo di Praga, vincendolo in finale contro la romena Alexandra Cadanțu in tre set. Si presenta al Roland Garros come numero 25 del seeding ma viene subito sconfitta al primo turno per mano della statunitense Jamie Hampton per 7-6, 3-6, 9-7. In doppio lei ed Anastasija Pavljučenkova, raggiungono i quarti di finale dove cedono alle terze teste di serie Nadia Petrova e Katarina Srebotnik.