Ο άγιος γεννήθηκε από τον Αθανάσιο και τη Δομνίτσα στην Αδριανούπολη της Θράκης. Έξι χρονών έμεινε ορφανός από πατέρα. Η μητέρα του, λόγω της μεγάλης φτώχειας, τον έδωσε σ' ένα γνωστό της Ζαγοραίο έμπορο, για να εργάζεται κοντά του και σιγά σιγά να μπορέσει, μεγαλώνοντας, να ζήσει μόνος του. Ο έμπορος αυτός πήρε μαζί του τον μικρό Λουκά αρχικά στη Ρωσία και ύστερα στην Κωνσταντινούπολη όπου είχε και κατάστημα.
Μια μέρα βγήκε έξω ο Λουκάς και έτυχε να μαλώσει μ' ένα τουρκόπουλο και το έδειρε. Οι Τούρκοι που ήσαν παρόντες, μόλις είδαν το περιστατικό ώρμησαν σα θηρία ανήμερα και άρπαξαν τον Λουκά και ήσαν έτοιμοι να τον ξεσκίσουν από την οργή τους. Ο Λουκάς, παιδί δεκατριών ετών, φοβήθηκε πολύ και φώναξε:
› Αφήστε με και και 'γώ θα τουρκέψω.
Αμέσως καταλάγιασε ο θυμός των Τούρκων και την ίδια στιγμή ένας ονομαστός Τούρκος τον πήρε και με μεγάλη χαρά τον πήγε στο σπίτι του. Εκεί τον πρόσταξε να αρνηθεί τον Χριστό και να αποδεχθεί τη δική του αντίχριστη θρησκεία. Όταν ησύχασε το παιδί, συνειδητοποίησε το μεγάλο κακό που έπαθε και αμέσως μετανόησε. Έτσι ενώ ο αγάς του έδειχνε εύνοια και του έταζε διάφορα, ο άγιος, αν και μικρό παιδί, δεν εξαπατήθηκε αλλά ένιωσε περιφρόνηση για όλα αυτά. Δεν μπορούσε όμως να φύγει από εκείνο το σπίτι.
Κατάφερε να στείλει μήνυμα στο αφεντικό του μήπως και μπορέσει να τον γλυτώσει, πριν του κάνουν την περιτομή. Το αφεντικό του πρόθυμα έτρεξε στον πρέσβη της Ρωσίας και θερμά τον παρεκάλεσε να λυτρώσει την ψυχή που κινδύνευε. Εκείνος έστειλε αμέσως άνθρωπο δικό του να ζητήσει το παιδί. Ο αγάς του απάντησε όμως πως δεν μπορούσε να το δώσει διότι μόνο του πήγε, δεν το πίεσε καθόλου για να γίνει τούρκος. Έτσι ο απεσταλμένος έφυγε χωρίς αποτέλεσμα. Ο αγάς τότε επειδή φοβήθηκε μήπως ξαναζητήσουν το παιδί, το έδεσε και του έκανε περιτομή δια της βίας.
Λίγες μέρες μετά ο Λουκάς κατάφερε να φύγει από το σπίτι του αγά και πέρασε στον Γαλατά. Εκεί οι Χριστιανοί του έδωσαν χριστιανικά ρούχα και τον έβαλαν σε ένα καράβι για τη Σμύρνη. Από τη Σμύρνη πήγε στη Θήρα. Εκεί συνέβη να αρρωστήσει και πόνεσαν τα μάτια του. Αυτό τον ανάγκασε να πάει σε ένα πνευματικό και να φανερώσει όσα είχαν γίνει. Ο πνευματικός τον παρηγόρησε πρώτα, κατόπιν τον συμβούλευσε ότι συμφέρον είναι να φύγει από τους τόπους που είναι Τούρκοι και να πάει στο Άγιο Όρος, να επιμεληθεί τη σωτηρία του. Τον άκουσε και έφυγε για το Άγιο Όρος.
Αρχικά επισκέφτηκε την Ι. Μονή Μεγίστης Λαύρας, όπου υπηρέτησε μερικό καιρό στο αρχονταρίκι. Κατόπιν πήγε στη Μονή Ιβήρων, όπου εξομολογήθηκε στον ηγούμενο την κατάστασή του και εκείνος τον έστειλε στη Σκήτη του Τιμίου Προδρόμου, όπου και έκανε τον κανόνα της διόρθωσης, υπακούοντας στον πνευματικό, και επανεντάχθηκε στην Εκκλησία κατά την τάξη της. Ακολούθως στη Μονή Σταυρονικήτα έλαβε ρασοευχή. Επισκέφθηκε πολλές μονές στο Άγιο Όρος αλλά ο εχθρός της σωτηρίας των ανθρώπων δεν του επέτρεπε να αναπαυθεί κάπου και αναγκαζόταν να φεύγει. Βγήκε από το Άγιο Όρος για ένα διάστημα αλλά και έξω ο πειρασμός δεν τον άφηνε να ηρεμήσει πουθενά και επανήλθε.
Τελικά στη Σκήτη της Αγίας Άννης τον δέχτηκε με πολλή αγάπη ένας παπα Βησσαρίωνας, στον οποίο αποκάλυψε την πτώση του αλλά και τον αγώνα του και την επιθυμία του για ομολογία. Ο γέροντας αρχικά προσπάθησε να τον αποτρέψει, παρουσιάζοντάς του τα βασανιστήρια και τον θάνατο ενώ παράλληλα του υπέδειξε τη σωτηρία μέσα από το δρόμο της μοναχικής ζωής. Επειδή όμως ο άγιος επέμενε, τον έστειλε σ' ένα πνευματικό της Σκήτης, τον πατέρα Ανανία, στον οποίο εξέθεσε τον πόθο του για μαρτύριο. Ο πνευματικός αρχικά τον επήνεσε για τη διάθεσή του για ομολογία, παράλληλα όμως του έδειξε και τις δυσκολίες. Ο άγιος επέμενε πως με τη χάρη του Χριστού θα κατορθώσει να τα υπομείνει. Τότε ο πνευματικός του είπε πως πρέπει να προετοιμασθεί πνευματικά και να δοκιμαστεί για ένα χρονικό διάστημα με έντονο πνευματικό αγώνα με τη συμφωνία και τη συμπαράσταση του γέροντα Βησσαρίωνα.
Αφού προετοιμάστηκε με αυστηρή νηστεία, λίγο ψωμί και νερό, μια φορά την ημέρα, μετάνοιες, αδιάλειπτη προσευχή και άλλες δοκιμασίες, εκάρη μοναχός και ξεκίνησαν μαζί με τον γέροντα Βησσαρίωνα, με την ευχή του πνευματικού.
Ύστερα από πολλούς σταθμούς κατέληξαν στη Μυτιλήνη στο χωριό Πάμφιλα. Εκεί ο άγιος προετοιμάστηκε, με συνεχή εξαγόρευση των λογισμών στο γέροντά του, με το μυστήριο του Ευχελαίου και της Θείας Ευχαριστίας, με τη συμπαράσταση του εφημερίου του χωριού Παρθενίου, με τις παρακλήσεις που τελούσαν και τη συνεχή και έντονη προσευχή όλων. Έπειτα, αφού ο παπα Παρθένιος του φόρεσε κατάσαρκα το καλογερικό παραμάντι, μετά αγιοταφίτικο σάβανο και από πάνω κοσμικά ρούχα, τον σταύρωσε με λάδι από τον Πανάγιο Τάφο και του έδεσε μέσα στα μαλλιά ένα κομματάκι από το ματωμένο πουκάμισο του νεομάρτυρος της Μυτιλήνης Θεοδώρου, ο άγιος ξεκίνησε για την πόλη και εμφανίστηκε στον δικαστή. Του λέει:
› Εγώ, όταν ήμουν μικρό παιδί, δεκατριών ετών, ξεγελάστηκα από εσάς και ήρθα στη θρησκεία σας, μη μπορώντας να ξεχωρίσω την αλήθεια από το ψέμα. Έμεινα στη θρησκεία σας λίγο καιρό αλλά, όταν ενηλικιώθηκα, κατάλαβα ότι η θρησκεία σας είναι ψεύτικη και αυτός που τον λέτε για προφήτη είναι απατεώνας και παραμυθάς και σας εξαπάτησε όλους σας και τον πιστέψατε. Αφού λοιπόν έμαθα πως η θρησκεία σας είναι σκοτάδι, την αρνούμαι μπροστά σας και ομολογώ τη χριστιανική πίστη μου, που είναι το αληθινό φως. Πιστεύω και προσκυνώ τον Κύριό μου Ιησού Χριστό, Θεό αληθινό.
Ο δικαστής τον ρώτησε διάφορα και αρχικά με ηρεμία του είπε:
› Σε λυπούμαι, παιδί μου, διότι, αν δεν με ακούσεις, έχεις να υποστείς πολλά βασανιστήρια, που δεν τ' άκουσες ποτέ.
Ο άγιος του απάντησε με πολύ θάρρος:
› Τα σκέφτηκα όλα αυτά τα βάσανα, ό,τι έχετε να μου κάνετε, κάντε το μια ώρα αρχύτερα, μην αργοπορείτε. Χριστιανός είμαι, την πίστη μου δεν την αρνούμαι, τον Χριστό μου προσκυνώ, τον Χριστό μου ποθώ, Χριστιανός θέλω να πεθάνω.
Άρχισαν τότε οι παρόντες Τούρκοι να του τάζουν διάφορα οφέλη από τη μια και από την άλλη να τον φοβερίζουν. Ο δικαστής τον έστειλε στο ναζίρη, τον έφορο των βακουφίων. Στο δρόμο συνάντησαν τυχαία τον Μητροπολίτη Μυτιλήνης Ιερεμία. Τον είχε καλέσει ο αγάς για ανάκριση σχετικά με μια οικογένεια που είχε εξαφανιστεί. Ο Λουκάς ξεφεύγει για λίγο από τα χέρια των μουσουλμάνων και τρέχει να φιλήσει το χέρι του Δεσπότη. Τον παρακαλεί να προσεύχεται γι΄ αυτόν, γιατί είναι έτοιμος να διαβεί τον δρόμο του μαρτυρίου. Ο μητροπολίτης του δίνει συγκινημένος την ευχή του και έστειλε γράμματα σε όλα τα χωριά να κάνουν παρακλήσεις για χάρη του μάρτυρος. Έτσι σ' όλο το νησί γινόταν προσευχή για την ενίσχυση του αγίου μάρτυρος.
Ο ναζίρης άρχισε τις κολακείες και τα ταξίματα, μάταια όμως. Στο μεταξύ μαζεύτηκαν οι αγάδες του νησιού για να διαβαστεί ένα φιρμάνι του σουλτάνου. Έφεραν και τον μάρτυρα να τον εξετάσουν και τότε ο άγιος όχι μόνο δεν δέχτηκε τις προτάσεις για εξώμοση αλλά, με την θεία φώτιση, έκανε μια θαυμαστή ομολογία πίστεως. Τον έκλεισαν στη φυλακή, στο τιμωρητικό ξύλο. Ο μητροπολίτης και οι δημογέροντες προσπάθησαν να στείλουν άνθρωπο στη φυλακή να του συμπαρίσταται και να του φέρνει τη Θεία Κοινωνία.
Την Κυριακή 23 Μαρτίου τον έβγαλαν από τη φυλακή και τον οδήγησαν στο ναζίρη, ο οποίος του έκανε την τελευταία πρόταση για επιστροφή στο ισλάμ. Μετά την αρνητική του απάντηση ο άγιος οδηγήθηκε για απαγχονισμό στην αγορά των Ρωμιών, χαίρων και προσευχόμενος σα να πήγαινε σε γάμο. Πριν την εκτέλεση του ο νεαρός δηλώνει περήφανα:
› Τον Χριστό μου προσκυνώ και λατρεύω.
Με αυτά τα λόγια παραδόθηκε στην αγκαλιά του Κυρίου ο γενναίος αυτός νεομάρτυρας. Ήταν δεκαεννέα ετών.
Το τίμιο λείψανό του έμεινε κρεμασμένο τρεις μέρες, φαινόταν δε σα να κοιμάται. Το θαυμαστότερο είναι πως ανέδιδε μια άρρητη ευωδία, την οποία αισθάνονταν όλοι όσοι περνούσαν από εκεί, αν και δεν μπορούσαν να σταθούν για πολύ, διότι απαγορευόταν με ποινή θανάτου. Μετά τις τρεις ημέρες κατέβασαν το άγιο λείψανο, το έβαλαν σε μια βάρκα και αφού του έδεσαν μια πέτρα το έριξαν στη θάλασσα. Το μαρτυρικό σώμα όμως δεν βυθίστηκε, μόνο έσερνε τη βάρκα σαν πτερό. Ακολούθησε φοβερή θαλασσοταραχή με αποτέλεσμα το καΐκι να συντριβεί στους βράχους.
Οι Χριστιανοί και ιδιαιτέρως ο γέροντάς του στεναχωρήθηκαν πολύ διότι δεν μπόρεσαν να ενταφιάσουν τον άγιο. Τη νύχτα όμως παρουσιάστηκε ο άγιος στον ύπνο του παπα Βησσαρίωνα και του είπε, μη λυπάσαι, πάτερ, έξω από τη θάλασσα είμαι. Πράγματι η θάλασσα το είχε βγάλει έξω και κάποιοι Χριστιανοί το ενταφίασαν κρυφά. Μεγάλα θαύματα και θεραπείες ακολούθησαν, με την πρεσβεία του αγίου νεομάρτυρος Λουκά.
Ἀπολυτίκιον Ήχος δ'.
Ασκητικώς προγυμνασθείς εν τω Άθω, τας νοητάς των δυσμενών παρατάξεις, την πανοπλίαν ώλεσας παμμάκαρ του Σταυρού, αύθις δε προς άθλησιν, ανδρικώς απεδύσω, κτείνας τους της πίστεως, αισθητούς πολεμίους, Οσιομάρτυς ξίφει νοητώ, διό εστέφθης, Λουκά διττοίς στέμμασι.
Κοντάκιον Ήχος δ'. Επεφάνης σήμερον.
Εν παννύχοις άσμασι, τους σε υμνούντας, και προς σε ορθρίζοντας, μετ` ευλαβείας ιεράς, σκέπε και φρούρει πρεσβείαις σου, Οσιομάρτυς Λουκά παναοίδιμε.
Ἕτερον Κοντάκιον Ήχος γ'. Η Παρθένος σήμερον.
Την λαμπράν σου Άθλησιν, ανευφημούμεν εκ πόθου, εν ωδαίς και άσμασιν, Οσιομάρτυς Κυρίου, ήλεγξας και γαρ την πλάνην των εκ της Άγαρ, έστησας Λουκά γενναίε τρόπαια νίκης, κατ` εχθρών των αοράτων, διό εστέφθης, αξίως παρά Χριστού.
Ὁ Οἶκος
Σος εστί Λόγος, Υιέ και Λόγε Θεού, και Θεέ προαιώνιε, ο χωρίς εμού λέγων, ου δύνασθε ποιείν ουδέν` διό καγώ ο ανάξιος, τη λαμπράν του Σου λαμπρού αριστέως, και Οσιομάρτυρος Λουκά, εκδιηγήσασθαι βουλόμενος άθλησιν, την σην εξαιτούμαι θείαν χάριν και έμπνευσιν. Ως ουν εκείνω ενέπνευσας, τους θείους του υπέρ σου Μαρτυρίου λογισμούς, ούτω καμού τη διάνοια έμπνευσον λόγον, ίνα δι` αυτού παραστήσω, όπως γενναίως αθλήσας, έστησε τρόπαια νίκης κατ` εχθρών ορατών και αοράτων, τη ση θεία δυνάμει ρωννύμενος, και αξίως εστέφθη τω της αφθαρσίας στέμματι, παρά σου του στεφοδότου Χριστού.
Μεγαλυνάριον
Δόξη Αθλοφόρε μαρτυρική, παρεστώς τω θρόνω, του παντάνακτος, και Θεού, μέμνησο των πίστει, την μνήμην σου τελούντων, Λουκά Οσιομάρτυς, Χριστού πανθαύμαστε.
Ἕτερον Μεγαλυνάριον
Ως αστήρ ανέτειλας νοητός, άθλοις Μαρτυρίου, αποστίλβων και των παθών, την αχλύν ελαύνον, Λουκά Οσιομάρτυς, των επικαλουμένων σε μετά πίστεως.