As duas formas – Lustre e lustro – existem na Língua Portuguesa.
Ou seja, ambas as expressões estão corretas e são sinônimas no sentido de brilho, polimento. Porém, outras definições (não sinônimas) estão associadas aos termos.
Lustre significa brilho de objeto polido; glória; fama; resplendor; brilhantismo.
É um tecido de bom lustre. :: brilho
Você é um lustre, Condessa.
Diz-se também do candelabro pendente do teto.
É o lustre mais encantador que eu já vi.
Lustro significa período de cinco anos (quinquénio/quinquênio); polimento; lustre (sentido brilho).
Cinco anos ou metade de uma década é um lustro.
Tens de dar lustro à chaleira. :: brilho via polimento
Referências
Lustre advém do verbo lustrar.
Lustro advém do latim lustrum.