Luca Camilli ha ricevuto la laurea magistrale in Scienza e Tecnologia dei Materiali nel 2009 e il dottorato di ricerca in Fisica nel 2012 presso l'Università degli studi di Roma Tor Vergata.

E' stato postdoc presso il Brookhaven National Laboratory negli stati Uniti d'America per un anno prima di spostarsi presso la Technical University of Denmark in Danimarca con una borsa individuale Marie Curie. In Danimarca ha anche ottenuto altri progetto finanziati. 

Dopo aver vinto il programma per giovani ricercatori Rita Levi Montalcini del Ministero dell'Istruzione, Università e Ricerca è tornato presso l'Università degli studi di Roma Tor Vergata, dove è attualmente professore associato in Struttura della Materia Sperimentale ed è a capo del laboratorio LT-SPM.