Łukasz Koszarek zakończył występy w reprezentacji koszykarzy na 212 meczach
Jest piąty na liście zawodników z największą liczbą spotkań. Wyprzedzają go jedynie takie koszykarskie osobowości jak: Mieczysław Łopatka i Dariusz Zelig (po 236), Janusz Wichowski (224) i Eugeniusz Kijewski (220).
Urodzony we Wrześni Koszarek, gdzie trenował nie tylko koszykówkę, ale i piłkę nożną (tata był piłkarzem miejscowej Viktorii), przygodę z kadrą seniorów rozpoczął jako 19-latek, uczeń Szkoły Mistrzostwa Sportowego w Warce. Został powołany przez trenera Dariusza Szczubiała na dwa ostatnie mecze w eliminacjach ME 2003 z Francją i Białorusią. W pierwszym nie "załapał się" do 12-osobowego składu, a w drugim nie wszedł na parkiet podczas meczu w Bydgoszczy (Polska przegrała 68:70).
Z grą i punktami zadebiutował u nowego szkoleniowca kadry Andrzeja Kowalczyka w meczu towarzyskim z Izraelem rozegranym w sierpniu 2003 roku w Naharyi - biało-czerwoni przegrali 70:74, a nastolatek zdobył pięć punktów. Wcześniej występował w reprezentacji U-18 (2002) i U-20 (2002-2004). Był między innymi wybrany do pierwszej piątki półfinałów młodzieżowych mistrzostw Europy w Wałbrzychu (MVP został wówczas Maciej Lampe). Przez sześć lat 2012-2018 (z przerwami) był kapitanem seniorskiej drużyny narodowej.
Ze Szwajcarią we Fryburgu grał niespełna siedem minut i na listę strzelców się nie wpisał. W karierze reprezentacyjnej zdobył 1240 punktów.
Uczestniczył w sześciu Eurobasketach jako zawodnik, a we wrześniu w siódmym jako dyrektor reprezentacji. Tę funkcję pełni od października 2021 roku, gdy kadrę objął Chorwat z polskim paszportem Igor Milicic. Wystąpił również jako koszykarz w MŚ 2019 w Chinach, gdzie biało-czerwoni pod wodzą trenera Mike'a Taylora zajęli wysokie ósme miejsce. Czempionat globu oraz dwa pierwsze EuroBaskety wspomina szczególnie.
W debiucie w EuroBaskecie - w 2007 roku w Hiszpanii, był najdłużej grającym zawodnikiem zespołu trenera Andreja Urlepa. W trzech meczach w 96 minut zdobył 19 punktów, 13 asyst i dziewięć zbiórek. Gwiazdami zespołu walczącego z kontuzjami (zabrakło m.in. Marcina Gortata i Michała Ignerskiego) byli wtedy Adam Wójcik i Andrzej Pluta. Polska uległa Francji (66:74), Słowenii (52:70) i Włochom (70:79), ale Koszarek miał możliwość rywalizacji z takimi koszykarzami jak Tony Parker czy Laka Jakovic. W spotkaniu przeciw Italii 23-latek miał 11 asyst czym ustanowił indywidualny rekord ME. Efektem tego występu był kontrakt na kolejny sezon z włoską Pepsi Caserta.
„W Alicante mieliśmy skład budowany na kolanie, bo w kadrze było mnóstwo kontuzji. Dla mnie ten turniej to było niesamowite przeżycie - jak dla dziecka pierwsza wizyta w Disneylandzie. Dostaliśmy w grupie trzy bardzo silne drużyny, każda z nich miała gwiazdy - Francja Tony'ego Parkera i Borisa Diawa, Słowenia - Rasho Nesterovica i Jakę Lakovica i debiutującego 21-letniego Gorana Dragica, Włosi - Gianlucę Basile i Marco Bellinellego. To był dla mnie pierwsze spotkanie z gwiazdami. Pierwszy Eurobasket - mimo że bardzo krótki, był świetnym przeżyciem" - wspominał w rozmowie z PAP podczas ostatniego Eurobasketu.
Pamiętne były dla Koszarka także ME w 2009 roku organizowane w Polsce. Zespół trenera Mulego Katzurina zajął dziewiąte miejsce.
„Mistrzostwa w Polsce to chyba najlepsze przeżycie dla zawodnika. Pełna Hala Stulecia we Wrocławiu - zawsze będę to pamiętał, ale był to też turniej niewykorzystanych szans, choć... w drugiej fazie mieliśmy w grupie Serbów, którzy grali potem w finale, Hiszpanów z Pau Gasolem, którzy zdobyli złoto i Słoweńców" - przypomniał.
O występie na MŚ w Chinach mówił, że to była podróż w inną koszykarska bajkę. "Dla takich chwil warto żyć. W Chinach mieliśmy przygodę, graliśmy do końca turnieju i to ósme miejsce było niespodzianką dla nas. Ludzie zatrzymywali się, pozdrawiali, gratulowali, że super wynik, super gra" - mówił wspominając mundial, w którym biało-czerwoni zajęli ósme miejsce.