22 Ekim 1984'te Roma'da dünyaya gelen Luca Marinelli, sanatla yoğrulmuş bir ailede büyüdü; zira babası tanınmış bir seslendirme sanatçısıydı. Genç yaşta oyunculuğa olan tutkusunu keşfeden Marinelli, lise eğitiminin ardından İtalya'nın en prestijli eğitim kurumlarından biri olan Silvio D'Amico Ulusal Dramatik Sanatlar Akademisi'ne kabul edildi ve 2009 yılında mezun olarak sahne sanatlarına adımını attı.
Kariyerine tiyatro sahnesinde başlayan Marinelli, sinema dünyasındaki ilk büyük çıkışını 2010 yapımı "La solitudine dei numeri primi" (Asal Sayıların Yalnızlığı) filmiyle gerçekleştirdi. Bu filmdeki çarpıcı performansıyla İtalyan sinemasının gelecek vaat eden yıldızları arasına adını yazdırdı. Sanat filmleri ile gişe başarısı yakalayan projeler arasında başarılı bir denge kurarak kariyerini inşa eden aktör, 2015'teki "Non essere cattivo" (Kötü Olma) filmiyle ülkesinin en saygın sinema ödülü David di Donatello'da En İyi Erkek Oyuncu ödülünü kucakladı.
Ancak İtalya'daki popülaritesini zirveye taşıyan rol, 2015 yapımı süper kahraman filmi "Lo chiamavano Jeeg Robot" (Bana Jeeg Robot Derler) oldu. Filmde canlandırdığı psikopat ve narsist "Zingaro" karakteriyle eleştirmenlerden tam not alarak bir David di Donatello ödülü daha kazandı ve çok yönlü, karizmatik oyunculuğunu bir kez daha gözler önüne serdi.
Uluslararası arenada gerçek anlamda parlamasını sağlayan ve ona dünya çapında tanınırlık getiren proje ise 2019 yapımı "Martin Eden" oldu. Jack London'ın klasik romanından uyarlanan bu filmde, eğitimsiz bir denizciden edebi ve politik bir figüre dönüşen Martin Eden'a hayat veren Marinelli, Venedik Film Festivali'nde En İyi Erkek Oyuncu dalında Volpi Kupası'nı kazanarak kuşağının en yetenekli Avrupalı aktörlerinden biri olarak kabul edildi.
Uluslararası başarısını, 2020'de Netflix'in küresel hite dönüşen aksiyon filmi "The Old Guard" ile pekiştirdi. Haçlı Seferleri'nden bu yana yaşayan ölümsüz bir savaşçı olan Nicky karakteriyle dünya çapında geniş bir izleyici kitlesine ulaştı. En son olarak, 2023 yapımı "Le Otto Montagne" (Sekiz Dağ) filmindeki performansıyla bir David di Donatello ödülü daha ekleyerek İtalyan sinemasındaki sarsılmaz yıldız konumunu korudu. Luca Marinelli, canlandırdığı karakterlere kattığı derin duygusal yoğunluk ve entelektüel derinlikle modern İtalyan sinemasının en ikonik yüzlerinden biri olmaya devam ediyor.