XIX a. pabaigoje katorgos darbai rūdynuose, areštuotųjų kuopose imta keisti kalėjimu, darbais kalėjime, kalinimu vienutėse. Senieji kalėjimai, įrengti bazilionų, domininkonų, misionierių ir pranciškonų vienuolynuose, mažai tam tiko. Be to, Antakalnyje, prie Vilnelės upės buvo dar garsi savo sunkiomis sąlygomis „Citadelė Nr. 14“, kurioje kalindavo politinius, ypač svarbiausius, kalinius. Betgi šis kalėjimas tapo ankštas, jame laikydavo suimtuosius tik iki nuosprendžio patvirtinimo. Keičiant bausmių atlikimo tvarką, Lietuvoje caro valdžiai pritrūko kalėjimų, Buvo pastatytas naujas nedidelis gubernijos kalėjimas Vilniuje, Lukiškėse. Greitai ir jis pasirodė esąs per ankštas. Vyriausioji kalėjimų valdyba ėmėsi statyti naują modernišką kalėjimą Vilniuje.
Architektas akademikas G. Trambickis padarė kalėjimo pastatų eskizą, o pagal jį inžinerijos pulkininkas K. Kelčevskis paruošė planus ir brėžinius. Jis prižiūrėjo ir jų vykdymą. Senojo gubernijos kalėjimo ploto naujajam kalėjimui neužteko, todėl kalėjimų valdyba įsigijo didelį žemės sklypą prie panaikintųjų mahometonų kapinių ir 1901 m. rugsėjo mėnesį pradėjo statybą.
Vilniaus gubernatoriaus grafo Paleno įsakymu 1904 m. birželio 26 d. į šį kalėjimą iš Antakalnio kalėjimo Sluškų rūmuose buvo atkelti pirmieji kaliniai. Statyba ir įrengimas kainavo 1038 tūkst. rublių.
Lukiškių kalėjimas susidarė iš dviejų beveik savarankiškų dalių – bausmės atlikimo kalėjimo ir kardomojo kalėjimo; greta jų buvo pristatytas tarnautojų gyvenamasis namas. Bausmės atlikimo kalėjimas suprojektuotas pagal Peterburgo 1 kalėjimo Vyborgo pusėje pavyzdį. Tai du fligeliai vienutėms, iš viso 200 kamerų, ir centrinė dalis – bendrosios kameros 221 žmogui ir kontorai su kanceliarija. šioje kalėjimo dalyje taip pat buvo pastatyta pravoslavų cerkvė, išsiskirianti iš viso kalėjimo ansamblio, ir katalikų bažnyčia centriniame pastate. Kalėjimo rūsiuose po visu pastatu – dirbtuvės, kurias, reikalui esant, galima paversti bendrosiomis kameromis.
Kardomojo kalėjimo pastatas panašus į jau minėtąjį, jis turėjo du triaukščius korpusus vienutėms, vieną dviaukšti korpusą bendrosioms kameroms ir dar dviaukštį pastatą tardomosioms moterims kalinti. Iš viso bendrųjų kamerų buvo 147 vyrams ir 24 moterims kalinti, 96 vienutės vyrams ir 11 – moterims. Buvo ir žydų maldos namai.
Atskirai paminėtinos kalėjimo bažnyčios. Tvirtindamas kalėjimo projektą, caras Nikolajus II pareiškė, kad kalėjimo cerkvė turi būti ypač prašmatni. Iš tikrųjų ji anuomet buvo laikoma viena puikiausių Vilniuje, ją puošė pulk. Kelčevskio ir abiejų rangovų dovanoti paveikslai bei kilmingųjų damų – kilimai. Ikonas tapė žymiausi vietos dailininkai I. Trutniovas, I. Rybakovas, J. Balzukevičius. Katalikų bažnyčia kuklesnė, pseudoromaninio stiliaus. Beje, cerkvę, bažnyčią ir kalėjimą statant, pirmą kartą Vilniuje pradėta plačiau naudoti betonas kolonoms, apdailos darbams, kalėjimo grindims ir kitur. Kalėjimo bažnyčiose keliais aukštais buvo įrengtos metalinės spintos atvestiems kaliniams laikyti.
Lukiškių kalėjimas anuomet buvo modernus, su atskiru vandentiekiu, kanalizacija, šildyto oro tiekimo sistema. Kaip tas kalėjimas atrodė iš tikrųjų, gali pasakyti tik tas, kas patyrė jo režimą. V. Kapsukas apie Lukiškių kalėjimą, Į kurį jis pateko 1907 m. pavasarį, rašė: „Didelis, puikus naujasis mano rūmas. Iš tolo labai puikiai atrodo, tik langai tokie tankūs ir tokie maži! Ir viduj jis toks švarus, visur cemento grindys... Pastatytas pagal paskutinį mokslo žodį...“ V. Kapsukas „Caro kalėjimuose“ (Raštai, t. 4, Vilnius, 1962) nušvietė ir baisų Lukiškių kalėjimo režimą, kameras, menką maistą, atėmusius daugeliui kalinių gyvenimo dalį, sveikatą ir net gyvybę. Lukiškių kalėjimo sąlygas taip pat aprašė ten kalėjusi Žemaitė apsakyme „Kalėjime“ (Raštai, t. 3, Vilnius, 1956).
Merkys V. Lukiškių kalėjimas// Mokslas ir gyvenimas.– 1967.– Nr. 2.– P. 36.