Через три года Лука Элладский переселился в Стирий (или Сотирий), в 32 км от современной Ливадии. Собралась братия, и возник небольшой монастырь, впоследствии получивший название Осиос Лукас. Стратиг фемы Эллада Кринит помог в строительстве церкви великомученицы Варвары. Своими поучениями и личным примером Лука Элладский приносил духовную пользу братии, молитвой врачевал недуги. Через семь лет после основания монастыря Лука Элладский почувствовал приближение смерти. Он простился со всеми и, затворившись в келье, в течение трёх месяцев готовился к кончине. В этой келье, согласно желанию святого, он и был похоронен. Спустя шесть месяцев монах Косма, путешествовавший из Пафлагонии в Италию, получил откровение идти в монастырь Луки Элладского и пребывать при его гробнице. Он поселился в келье святого и устроил над его могилой кенотаф. От мощей Луки Элладского происходили великие чудеса, из гробницы истекало благовонное миро. Благодаря многочисленным исцелениям слава Луки Элладского достигла столицы. Монастырю покровительствовали императоры Роман II, Василий II и Константин IX. Во второй половине Х в. в монастыре была возведена церковь Пресвятой Богородицы, а в 1010 гг. – величественный собор с криптой, где находилась могила святого. Впоследствии в соборе над могилой Луки Элладского был устроен парекклисион; в 1011 г. там поместили мраморную раку с мощами Луки Элладского. В период образования на территории Византии государств крестоносцев мощи Луки Элладского были ошибочно отождествлены с мощами апостола Луки, который пострадал в близлежащих Фивах. Незадолго до 1244 г. мощи Луки Элладского были приобретены Иерусалимским патриархом Афанасием III, в 1244 г. они были проданы за 700 сарацинских безантов трём греческим купцам, которые отвезли их в крепость Роги недалеко от Арты. Когда турки завоевали Эпир, сербский деспот Георгий Бранкович выкупил мощи за 30 тыс. дукатов и в 1449 или 1450 г. перенёс их в Благовещенскую митрополичью церковь в Смедереве. В 1459 или 1460 г. эта реликвия была увезена в Боснию, а оттуда в 1463 г. – в Венецию. 13 декабря 1986 г. по просьбе митрополита Фиванского и Ливадийского Иеронима (ныне архиепископ Афинский Иероним II) Римско-католическая церковь возвратила мощи Луки Элладского в монастырь Осиос Лукас. Вопрос о подлинности мощей остаётся до конца не решённым, т.к., согласно афонской традиции, глава этого святого хранится в монастыре преподобного Филофея на Афоне. Память Луки Элладского содержится в славяно-русских нестишных Прологах (Российская национальная библиотека, конец XII – начало XIII вв.), а краткое Житие – в стишных Прологах. Перевод пространного Жития с незначительными сокращениями включён в «Книгу житий святых» Димитрия Ростовского.