Luca Marinelli nació en Roma en 1984 y se matriculó en la Academia Nacional de Arte Silvio D'Amico de la ciudad, graduándose en 2009. Ha sido artista de doblaje desde muy joven, pero su carrera como actor comenzó en 2006. Ha trabajado en varios papeles en el teatro. Durante la representación de una obra de teatro, el director Saverio Costanzo se fijó en Marinelli y lo eligió para encarnar a Mattia, el protagonista de "La soledad de los números primos" (2010). La película se proyectó en competición en el 67° Festival de Cine de Venecia. En 2011, regresó a la competición de Venecia con "L'ultimo terrestre", dirigida por Gianni Pacinotti (más conocido como GIPI), con una convincente interpretación de un transexual. La RAI también se fijó en el talento de Marinelli para interpretar junto a Paz Vega y otros a San José, la coproducción internacional de Giacomo Campiotti titulada "María de Nazareth". Su trabajo en televisión continuó en 2014 con la película "Dangerous Fortune" para el mercado alemán, a la que siguió la serie "Trust" (2017) dirigida por el ganador del Oscar, Danny Boyle, y que interpretó junto a Donald Sutherland. Trabajó con Paolo Sorrentino en "La gran belleza" en 2012. En la Berlinale de 2013, Luca fue elegido Shooting Star para la Promoción del Cine Europeo como uno de los diez mejores talentos del cine europeo. Otras colaboraciones incluyen "Le llamaban Jeeg Robot" (2014) de Gabriele Mainetti y "Non essere cattivo" (2016) de Claudio Caligari. Actualmente está rodando la película norteamericana "The Old Guard" de Gina Prince-Bythewood en el Reino Unido y Marruecos junto a Charlize Theron.