Hij was een productief componist van liederen en muziek voor toneel en film. Zijn werken in Afro-Cubaanse en Cubaanse ritmes zijn nog steeds zeer bekend. Zij omvatten Siboney (Canto Siboney), Comparsa, Malagueña en The Breeze And I (Andalucía). In 1942 werd zijn grote hit, Always in my heart (Siempre en mi Corazon) genomineerd voor een Oscar voor Beste Lied. Lecuona schreef muziek voor toneel en scherm. Zijn eigen muzikale theatervoorstelling, María la O, ging op 1 maart 1930 in Havana in première.
Lecuona gaf zijn hele volwassen leven concerten in Europa en Amerika. Vaak werden zijn eigen composities uitgevoerd. In 1924 reisde hij voor het eerst naar Spanje, en zijn succesvolle pianorecitals in 1928 in Parijs vielen samen met een toenemende belangstelling voor Cubaanse muziek.
Lecuona gaf hulp en het gebruik van zijn naam aan de populaire tourende groep, de Lecuona Cuban Boys, maar hij speelde niet als lid van de band. Wel speelde hij soms pianosolo's als voorprogramma. De Lecuona Cuban Boys waren zeer succesvol in de jaren 1930, en toerden elk jaar door Europa. Ze hielden het vol tot de Cubaanse revolutie van 1959. Lecuona zelf verliet Cuba en bracht zijn laatste jaren door in de Verenigde Staten.