De misstänkta gärningsmännen sköt med automatvapen och granateld innan de flydde, enligt polisen.
Polis som var i tjänst under natten besvarade beskjutningen och kallade på förstärkning. Angriparna gav sig dock i väg, troligen på grund av att deras ammunition tog slut, enligt polisen som letar efter dem.
Ingen grupp har tagit på sig dådet. Den pakistanska talibanrörelsen TTP har tidigare sagt sig ligga bakom flera attacker mot poliser i Lakki Marwat-distriktet.
I november dödades sex poliser vid en rutinpatrullering i området.