Luca Filippi empezó su carrera en karting en el Campeonato de Italia en 2000. Consiguió el éxito y en 2004 el italiano acabó tercer en el Campeonato de Italia de Formula Renault.
En 2005 probó con el equipo Minardi F1 y ganó el título de F3000 en Italia con FMS.
Filippi pasó al campeonato de GP2 en 2006, al principio con FMS antes de cambiar a mitad de temporada a BCN Competition. Fue una temporada difícil en la que solo pudo lograr siete puntos.
El paso al equipo Super Nova le permitió mejorar sus resultados en 2007 con seis podios y la cuarta posición en la clasificación general.
Filippi tendrá un año ajetreado en 2008, ya que competirá en la GP2 Asia series con Meritus antes de unirse a ART Grand Prix para el campeonato de GP2. Además de sus compromisos en GP2, el brasileño también probará para el equipo Honda Formula One.