Luke Thompson, 4 Temmuz 1988'de Southampton'da doğdu ve iki yaşından itibaren Fransa'da büyüdü. Babası bir mühendis, annesi ise öğretmendi. Thompson, 1997-2005 yılları arasında Fontainebleau'daki Lycée International François-Ier okulunda eğitim aldı. 2006 yılında İngiltere'ye döndü ve Stratford-upon-Avon'daki Year Out Drama Company çatısı altında bir yıl geçirdi. Daha sonra, Bristol Üniversitesi'nde İngiliz Dili ve Drama alanında eğitim aldı ve ardından 2013 yılında Londra Kraliyet Dramatik Sanatlar Akademisi olarak bilinen RADA’dan mezun oldu. Luke Thompson'ın ilk profesyonel tiyatro rolü, Globe Theatre'da sahnelenen "A Midsummer Night's Dream" oyunundaki Lysander rolü oldu. Bu performansıyla Evening Standard Tiyatro Ödülü ve Ian Charleson Ödülü'ne aday gösterildi. Globe Theatre'da ayrıca "Blue Stockings", "Julius Caesar" ve "The Broken Heart" gibi prodüksiyonlarda yer aldı. 2017'de Almeida Theatre'da sahnelenen "Oresteia" oyununda Orestes ve Harold Pinter Theatre çatısı altında oynanan "Hamlet"te Laertes rollerini canlandırdı. 2018'de Ian McKellen'ın başrolde olduğu "King Lear" tiyatro eserinde de Edgar rolünü üstlendi. Televizyon ve sinema kariyerinde ise Thompson, 2014-2016 yılları arasında BBC One draması "In the Club"da Simon rolüyle beyazcamda boy gösterdi. 2017'de Christopher Nolan'ın II. Dünya Savaşı filmi "Dunkirk"te küçük bir rol aldı. 2019'da Julia Quinn'in romanlarından uyarlanan  Netflix dizisi "Bridgerton"da Benedict Bridgerton rolüyle geniş kitlelerce tanındı. Bu rol, Thompson'ı uluslararası arenada tanınan bir aktör haline getirdi.

2023 yılında, Luke Thompson, "A Little Life" adlı tiyatro eseri uyarlamasında Willem karakterini canlandırdı. Bu performansıyla WhatsOnStage Ödülü kazandı ve Laurence Olivier Ödülü'ne aday gösterildi. Aynı yıl, Netflix'in II. Dünya Savaşı mini dizisi "Transatlantic"te Hiram Bingham IV karakterini oynadı. Ayrıca yine Netflix’in çok konuşulan dizisi Bridgerton’da başrol  Benedict Bridgerton’a hayat verdi. 2024’te Royal Shakespeare Company'nin "Love's Labour's Lost" prodüksiyonunda Berowne rolü için yeniden sahne alan Thompson, hem tiyatro hem kamera önü oyunculuk kariyerindeki başarılarıyla ve çeşitli rollerdeki etkileyici performanslarıyla dikkat çekmeye devam etmektedir.