В марте 1897 г. С.М. Лукьянов и В.С. Соловьёв выступили с докладами на заседаниях общества в память Огюста Конта (доклад С.М. Лукьянова «О позитивной биологии О. Конта»). В работе «Функциональная норма и патологические уклонения от неё» (СПб., 1889 г.) С.М. Лукьянов указал на возможное сближение виталистического и механистического воззрений на науку о живом. Наука «с её объективным анализом вещества и движения», по С.М. Лукьянову, руководствуется преимущественно механистическими воззрениями, но «не упраздняет ни философского, ни религиозного, ни художественного созерцания», которые всегда будут сохранять своё «миродержавное положение наряду с наукой». В одной из вступительных лекций к курсам общей патологии С.М. Лукьянов утверждал, что все виды познания объединяет философия, которая сама по себе не является наукой, но служит «проводником мысли» между наукой и верой. При посредничестве В.С. Соловьёва С.М. Лукьянов, пробовавший себя в поэзии начиная с последних классов гимназии и даже издававший домашний журнал, сблизился с кругом авторов и издателей журнала «Вестник Европы» (Михаил Матвеевич Стасюлевич, Александр Николаевич Пыпин, Анатолий Фёдорович Кони, Изабелла Аркадьевна Гриневская и др.) и напечатал там 14 своих произведений, преимущественно в жанре пейзажной лирики («чистой» поэзии). Он посвятил умершему философу стихотворение «Памяти Вл. С. Соловьева»; читал свои стихи в светских салонах, в частности, графини М.А. Сельской. Литературно-критические статьи С.М. Лукьянова о творчестве В.С. Соловьёва и графа Арсения Аркадьевича Голенищева-Кутузова несут следы влияния манеры самого В.С. Соловьёва и Андрея Белого (Бориса Николаевича Бугаёва). В 1908 г. С.М. Лукьянов помогал Эрнесту Леопольдовичу Радлову в подготовке к печати писем В.С. Соловьёва. В 1910 гг. С.М. Лукьянов приступил к работе над биографией философа «О Вл. С. Соловьёве в его молодые годы: Материалы к биографии», ставшей наиболее известным его произведением. С 1914 г. он регулярно занимался при помощи Владимира Ивановича Саитова в Императорской публичной библиотеке. В 1914 г. в «Журнале Министерства народного просвещения» был опубликован биографический этюд С.М. Лукьянова «Юношеский роман Вл. Соловьёва в двойном освещении», созданный на основе писем молодого философа своей кузине Е.В. Романовой. Там же вышли в свет и первые части большого исследования. С.М. Лукьянов продолжал сбор материалов и подготовку отдельных глав и после 1917 г. По словам А.Ф. Кони, это «исчерпывающая биография», соединившая «объективность историка, вдумчивость психолога и скальпель анатома». Биограф В.С. Соловьёва Сергей Михайлович Соловьёв в 1923 г. отмечал «строго научный метод» С.М. Лукьянова, «его объективность, восполняемую чувством сердечной любви к изображаемому герою» («Жизнь и творческая эволюция В.С. Соловьёва». Брюссель, 1977 г.). Фундаментальный труд (1916–1921 гг.) С.М. Лукьянова остался незавершённым (он планировал охватить период до 1881 г., тогда как хроника доведена до 1878 г.), но благодаря уникальному фактическому материалу сохраняет своё научное значение. Труд С.М. Лукьянова исследователи называют ценнейшим источником сведений по истории культуры второй половины XIX в., включая подробные биографические справки о родственниках, друзьях, преподавателях, сослуживцах В.С. Соловьёва, сведения об учебных заведениях и о состоянии научной и философской мысли эпохи.