Ukrainas sikkerhetstjeneste har opplyst at rundt ti personer var tatt som gisler på bussen. Det er foreløpig ikke klart om noen har kommet til skade.
Tirsdag kveld opplyste ukrainsk politi at tre av gislene var løslatt.
Ifølge politiet har mannen eksplosiver og våpen. De sier at han har skutt mot dem minst to ganger og kastet en granat som ikke eksploderte.
De første meldingene gikk ut på at mannen holdt 20 gisler i bussen. Det hersker imidlertid tvil om hvor mange som var om bord fra starten av, og om noen har klart å rømme.
– Vi har full kontroll på situasjonen. Jeg snakker med spesialistene våre som er i Lutsk. Profesjonelle er på jobb og gjør alt for å sette fri gislene, sa Ukrainas president Volodymyr Zelenskyj tirsdag ettermiddag, ifølge Reuters.
Tidligere straffedømt
Presidenten sier at gjerningsmannen tok kontroll over bussen klokka 9.25 lokal tid.
Politiet har identifisert ham som Maksim Krivosj (44). Han er født i Russland, er dømt to ganger og har tilbrakt rundt ti år i fengsel.
I sosiale medier har mannen uttrykt frustrasjon med «systemet i Ukraina».
Misfornøyd med systemet
En Twitter-konto som antas å ha blitt brukt av Krivosj, har uttrykt krav om at høytstående embetsmenn og geistlige må erklære at de er terrorister, skriver nyhetsbyrået AP.
Det sirkulerer også en video av den antatte gjerningsmannen i sosiale medier. I meldingen, hvor mannen holder et våpen, uttaler han at systemet ikke kan stoles på.
Lutsk ligger 400 kilometer vest for hovedstaden Kiev.