Γεννήθηκε στις 27 Σεπτεμβρίου 1976. Εθνικότητα: Ιταλός
Οικογένεια: είναι παντρεμένος και έχει δύο κόρες
Χόμπι: καταδύσεις, σνόουμπορντ, ελεύθερη πτώση με αλεξίπτωτο, γυμναστική με βάρη και κολύμβηση. Άλλα ενδιαφέροντά του περιλαμβάνουν το διάβασμα και τη μουσική.
Ο Λούκα είναι κάτοχος πτυχίου πολιτικών επιστημών και το 2000 αποφοίτησε από την Ακαδημία της Ιταλικής Πολεμικής Αεροπορίας στην Ιταλία. Το 2009, ολοκλήρωσε μεταπτυχιακές σπουδές στη μηχανική πειραματικών πτητικών δοκιμών στο Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE) στη Γαλλία.
Το 2007, ο Λούκα επιλέχθηκε από την Ιταλική Πολεμική Αεροπορία για να γίνει πιλότος δοκιμών. Εκπαιδεύτηκε ως πιλότος πειραματικών δοκιμών στη γαλλική σχολή πιλότων δοκιμών.
Ο Παρμιτάνο είναι σμηναγός της Ιταλικής Πολεμικής Αεροπορίας. Έχει συμπληρώσει περισσότερες από 2.000 ώρες πτήσης, διαθέτει άδεια πτήσης για περισσότερους από 20 τύπους στρατιωτικών αεροσκαφών και ελικοπτέρων και έχει πετάξει με περισσότερους από 40 τύπους αεροσκαφών.
Ο Λούκα επιλέχθηκε ως αστροναύτης της ESA τον Μάιο του 2009. Τον Φεβρουάριο του 2011, ήταν το πρώτο μέλος της τάξης του που ορίστηκε ως μηχανικός πτήσης σε αποστολή μακράς διάρκειας στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS).

Εκτοξεύθηκε με πύραυλο «Σογιούζ» από το Μπαϊκονούρ του Καζακστάν στις 28 Μαΐου 2013, μαζί με την Κάρεν Νάιμπεργκ της NASA και τον Φιόντορ Γιούρτσικιν της Ρωσικής Διαστημικής Υπηρεσίας. Το διαστημικό σκάφος τους «Σογιούζ TMA-09M» προσάρμοσε στον Σταθμό μετά από τέσσερις τροχιές γύρω από τη Γη, μόλις πέντε ώρες και 39 λεπτά μετά την εκτόξευση. Τους υποδέχτηκαν τα μέλη του μόνιμου πληρώματος – οι Ρώσοι Παβέλ Βινογκράδοφ και Αλεξάντερ Μισούρκιν, καθώς και ο Κρις Κάσιντι από τη NASA.
Κατά τη διάρκεια της αποστολής ‘Volare’ του Λούκα – το ‘Volare’ σημαίνει «να πετάω» στα ιταλικά – έκανε 2.656 περιστροφές γύρω από τη Γη και διένυσε περισσότερα από 110 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Ως μηχανικός πτήσης, συμμετείχε στην πρόσδεση του τέταρτου Αυτοματοποιημένου Οχήματος Μεταφοράς (ATV) της ESA, του «Albert Einstein», και ήταν υπεύθυνος για την εκφόρτωση περισσότερων από 1.400 αντικειμένων που παρέδωσε το σκάφος ανεφοδιασμού. Επίσης, συμμετείχε ενεργά στην πρόσδεση άλλων σκαφών ανεφοδιασμού: του ιαπωνικού HTV και του «Dragon» της SpaceX.
Ο Λούκα αφιέρωσε πολύ χρόνο στην επιστημονική έρευνα, στις επισκευές και στις εκπαιδευτικές δραστηριότητες. Πολλοί άνθρωποι απόλαυσαν τις όμορφες φωτογραφίες της Γης που δημοσίευσε στο Twitter.
Άλλα σημαντικά σημεία της αποστολής του ήταν δύο διαστημικοί περίπατοι για την αντικατάσταση μιας κάμερας που ήταν τοποθετημένη στο ιαπωνικό εργαστήριο «Kibo» και για την ανάκτηση επιστημονικού φορτίου. Όταν βγήκε έξω από τον ISS στις 6 Ιουλίου, ο Λούκα έγινε ο πρώτος Ιταλός που περπάτησε στο διάστημα. Μια δεύτερη διαστημική έξοδος διακόπηκε πρόωρα όταν το κράνος του γέμισε με νερό και αναγκάστηκε να βρει τον δρόμο της επιστροφής στο εσωτερικό, χωρίς επικοινωνία. Η ψυχραιμία του, η εκπαίδευσή του και η βοήθεια από τους συναδέλφους αστροναύτες και τον έλεγχο εδάφους έσωσαν την κατάσταση.
Επέστρεψε στη Γη στις 10 Νοεμβρίου, αφού πέρασε 166 ημέρες στο διάστημα.