Pada 2019, Luca Lunetta melakoni debut di CIV PreMoto3. Ia mendominasi kejuaraan dengan 6 kemenangan, 11 podium, dan 5 pole position. Ia juga mengamankan gelar juara Italia, yang memberinya tempat di antara Talenta Nasional yang diakui oleh Federasi Balap Motor Italia. Pada 2020, ia berkompetisi dalam dua balapan di CIV Moto3 dan terpilih sebagai salah satu dari dua pembalap Italia untuk berpartisipasi dalam Red Bull MotoGP™ Rookies Cup. Terlepas dari tantangan yang ditimbulkan oleh pandemi, Lunetta menonjol dan dikonfirmasi kembali untuk musim 2021, yang mana ia secara bersamaan berkompetisi di Kejuaraan Dunia JuniorGP™ bersama AC Racing Team. Musim 2022 menandai tahun ketiganya di kategori talenta muda. Ia menempati peringkat kelima klasemen akhir dan mengemas satu kemenangan. Berfokus pada penampilannya di JuniorGP™ 2023, pembalap Italia itu mendapatkan kursi balap di Kejuaraan Dunia Moto3™ bersama SIC58 Squadra Corse setelah menjadi Runner-Up dan sudah memiliki pengalaman dua kali sebagai pembalap wildcard di kancah dunia. Lunetta menjalani musim yang mengesankan, mencetak dua podium dan mengumpulkan lebih dari 100 poin. Untuk 2025, ia tetap memperkuat SIC58 Squadra Corse, membuktikan dirinya sebagai pembalap unggulan dan meraih dua podium sepanjang tahun. Hasil ini menarik perhatian SpeedRS Team, yang kemudian mengontraknya untuk Kejuaraan Dunia Moto2 2026.