Sa carrière de pilote, avec un frère aîné comme Valentino Rossi, ne pouvait commencer que très tôt. A l’âge de 5 ans il était déjà sur une mini moto et, de course en course, de classe en classe, en 2016 il a fait ses débuts en championnat du monde, tout cela sans jamais négliger ses études. Le physique a imposé une première mondiale de la catégorie Moto2, comme cela est arrivé à d’autres gars de la VR46 Riders Academy. Aujourd’hui, il représente le Mooney VR46 Team en MotoGP. Luca est également parmi les meilleurs coureurs du Ranch, l’un des plus rapides, souvent associé à Valentino dans les courses d’endurance.