Лука Гуаданино е роден на 10 август 1971 год. в Палермо, Италия. Баща му е сицилианец, а майка му – алжирка. Лука прекарва ранното си детство в Етиопия, където баща му е преподавател. Изучавал е литература в университета в Палермо и се дипломира в Sapienza University of Rome в специалност история и кинокритика. Гуаданино прави режисьорския си дебют с филма „The Protagonists“ (1999), който е представен на филмовия фестивал във Венеция. През 2002 режисира „Mundo Civilizado“, излъчен на фестивала в Локарно година по-късно. 2004 отново участва на венецианския форум с „Cuoco Contadino“, а „Melissa P.“ дебютира успешно през 2005 г.
През 2009 той режисира, пише сценарий и продуцира култовия хит „I Am Love“. Показан на редица международни фестивали, лентата печели моментален успех не само сред критиците, но и сред аудиторията. През 2010 год. е номиниран за „Оскар“ за най-добър дизайн на костюми, Златен глобус за най-добър чуждестранен филм и БАФТА за най-добър неанглоезичен филм.
През 2011 Гуаданино режисира „Inconscio Italiano“, който е показан в Локарно. Той продължава да работи в областта на документалистиката с „Bertolucci on Bertolucci“ (2013), излъчен не само на най-престижните европейски филмови форуми, но и на 50 други фестивали. Заснета в сътрудничество с Валтер Фазано, документалната продукция е направена изцяло от архивни материали и получава силно международно признание.
Освен с режисьорската си дейност, Гуаданино е известен и като сценарист и продуцент.
През 2015 год. той режисира еротичния трилър „A Bigger Splash“, с Тилда Суинтън, Матиас Шьонаертс, Ралф Файнс и Дакота Джонсън. Филмът е представен на 72-я филмов фестивал във Венеция и е селектиран за основната надпревара. Следващата лента на режисьора „Call Me by Your Name“, е адаптация по едноименната книга на Андре Акиман, с участието на Тимъти Шаламей, Арми Хъмър и Майкъл Щолберг. Продукцията се заснема през 2016 и следващата година е показана на фестивала Сънданс. Приета изключително ласкаво от жури и публика, лентата носи на Гуаданино награда „Оскар“ за най-добре адаптиран сценарий.
Лука Гуаданино открито декларира, че е гей. Живее и работи на площад от XVIII век, в сърцето на Крема, близо до Милано. От 2017 год.се среща със своя режисьор на втори екип Фердинандо Филомарино, с когото имат успешно сътрудничество и по редица проекти.
