Classe 1981 Luca Di Giovanni, da sempre appassionato spettatore di cinema, studia critica cinematografica al DAMS di Roma. E' in questo ambiente che, nel 2004, si avvicina alla recitazione da autodidatta. Inizia come videomaker, e da subito si impegna in un'intensa attività teatrale. Diverse produzioni indipendenti dei primi anni lo vedono spesso impegnato anche come autore e regista sia in serie web di successo che in spettacoli teatrali.
Dopo anni di ricerca autoriale e sperimentazioni, a partire dal 2012 decide di dedicarsi esclusivamente alla recitazione. Lo stesso anno entra nel cast di "The show must go off", programma di Serena Dandini per la regia di Igor Skofic, in onda in prima serata su La7.
Continua ad apparire in cortometraggi e videoclip, e si afferma come interprete di numerosi video web (quelli di maggior successo li realizza insieme a Zero, La Buoncostume, Carlani & Dogana, I Licaoni, The Pills, Valerio Bergesio).
Parallelamente, una serie di campagne pubblicitarie televisive e web di cui è protagonista lo portano a collaborare con registi come Gabriele Mainetti, Stefano Accorsi, Alessio Lauria, Stefano Lodovichi, Riccardo Grandi.
Dopo aver debuttato in televisione con un piccolo ruolo nella fiction di Canale 5 "Il XIII Apostolo 2", prodotta da Taodue e diretta da Alexis Sweet, nella stagione 2014/2015 torna a lavorare con Serena Dandini, affiancandola per nel cast del programma radiofonico "Stai Serena", in onda su Radio 2.
Il 2017 è per lui un anno ricco di impegni. Viene infatti scelto dal regista Alessandro D'Alatri per il ruolo di Giuseppe, braccio destro del protagonista Matteo Achilli - l'inventore del social network Egomnia - nella commedia biografica The Startup, che segna il suo debutto sul grande schermo.
Gli viene inoltre affidato il ruolo di un amico di gioventù di Nino Manfredi (interpretato da Elio Germano) nel film tv biografico per la Rai In arte Nino, diretto da Luca Manfredi. Torna anche a lavorare in teatro, questa volta in una grande produzione, ne "Il Sorpasso" trasposizione teatrale del famoso film di Dino Risi diretta da Guglielmo Ferro, nella quale si cala nel ruolo che fu di Trintignant accanto a Giuseppe Zeno. Lo spettacolo sarà in scena al Teatro Quirino di Roma e al Manzoni di Milano. Inoltre partecipa alla serie tv 1993 prodotta da Wildside per Sky Atlantic.