Luca Lunetta commence sa carrière en participant à des courses de minimoto sur le circuit de Torricola (Italie) en 2011. À partir de l'année suivante, il prend part à des compétitions nationales, jusqu'à la saison 2015, où il s'illustre pour la première fois sur la scène européenne en Junior A Mini Road Racing ainsi que dans le championnat italien Cadet. En 2016, Luca Lunetta fête son 10e anniversaire en s'adjugeant la couronne en Pre MiniGP 50 CIV Junior. Depuis, sa carrière se poursuit avec de nombreux succès, comme en 2017, lorsqu'il est champion d'Italie MiniGP 50 CIV Junior. La saison suivante, il conquiert non seulement le Championnat d'Europe MiniGP 50, mais aussi le Championnat italien CIV dans la même catégorie. En 2019, le jeune homme fait ses débuts en CIV PreMoto3 et domine le championnat avec six victoires, 11 podiums et cinq pole positions, tout en remportant le titre en Italie qui lui permet de figurer parmi les Talents nationaux de la Fédération italienne de motocyclisme. En 2020, il dispute deux courses en CIV Moto3 et est sélectionné comme l'un des deux pilotes italiens pouvant participer à la Red Bull MotoGP™ Rookies Cup. Malgré les nombreuses difficultés causées par la pandémie, Lunetta parvient à se démarquer et à être reconfirmé pour la saison 2021, à laquelle il participe en parallèle du Championnat du monde FIM JuniorGP™ Moto3™ avec l'AC Racing Team. En 2022, il termine cinquième pour sa troisième saison dans la catégorie des jeunes talents grâce à trois podiums et une victoire. Concentré sur ses performances en JuniorGP™ pour 2023, le transalpin obtient une place en Championnat du Monde Moto3™ avec Sic58 Squadra Corse après avoir terminé vice-champion. Luca Lunetta, qui compte déjà deux wildcards sur la scène du Championnat du Monde à son actif, fait ses débuts en tant que titulaire en 2024. Auteur de quatre podiums dont deux deuxième places en deux saisons, le jeune transalpin est promu en Moto2 à partir de la saison 2026 sous les couleurs de SYNC Group SpeedRS Team.