Luca nasce il 9 marzo 1982 a Livorno.
All'età di cinque anni inizia a studiare pianoforte e da adolescente comincia a suonare in vari gruppi locali. Frequenta la scuola Vertigo diretta da Enzina Conte e dopo una parentesi con il teatro di strada lavora con registi come Serge Denoncourt, Gabriele Paoli e Michelangelo Ricci.
Si trasferisce a Roma per avviare gli studi presso il Teatro Blu di Beatrice Bracco e all'Actor's Center di Michael Margotta.
Nel 2009 è a teatro con la prima italiana di Crollo! di Jean Tay, per la regia di Giulio Stasi, selezionato al Napoli Fringe Festival (2010).
Esordisce sul grande schermo con Exit - Una storia personale (2010), di Massimiliano Amato, ruolo per il quale riceve il premio come miglior attore protagonista al Festival du cinéma italien d'Annecy. È poi protagonista del cortometraggio Coincidenze (2010) tratto dall'omonimo racconto di Stefano Benni, per la regia di Gabriele Paoli.
Nel 2012 è in Acciaio, trasposizione cinematografica dell'omonimo romanzo di Silvia Avallone, per la regia di Stefano Mordini e presentato alle Giornate degli Autori (2012).
Nel 2015 è in due opere prime; L'Universale di Federico Micali e L'ospite, biopic incentrato sulla figura del filosofo Giovanni Gentile e diretto da Ugo Frosi. Sempre in quell'anno è in Distant Vision, docufilm sperimentale scritto e diretto da Francis Ford Coppola.
Nel 2018 è protagonista di Malerba opera prima di Simone Corallini e Verso un altrove, diretto nuovamente da Massimiliano Amato.
Prende parte anche alla quinta stagione de I delitti del BarLume di Roan Johnson ed in Leonardo diretto da Daniel Percival.
Nel 2022 è in Ero in guerra ma non lo sapevo di Fabio Resinaro.
E' nella terza stagione di Vita da Carlo (2024) di Carlo Verdone e Valerio Vestoso e nella serie Il mostro diretto da Stefano Sollima (2025).
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