Swoją karierę rozpoczynał wModena FC. W 1996 przeszedł doEmpoli FC. Nie grał tam jednak długo, zdążył wystąpić tylko w trzech spotkaniach. Postanowił przejść doU.S. Fiorenzuola 1922. Występował tam jeden sezon, strzelając tylko dwa gole w 26 meczach. Działacze klubu postanowili rozstać się z nim sprzedając go doLodigiani. Następnym klubem w jego karierze byłTreviso FC występujący wSerie B. Tam także występował tylko sezon, gdy otrzymał propozycję zSerie A. Przeszedł doVicenza Calcio. Następnie otrzymał ofertę od występującego wSerie BUS Palermo. Głównie dzięki niemu klub awansował do najwyższej klasy rozgrywkowej. Grając w wielu spotkaniach strzelił 50 bramek. Po dwóch sezonach występów opuścił Sycylię i przeszedł doFiorentiny. Stał się szybko ulubieńcem kibiców; w 67 spotkaniach strzelił aż 47 bramek.
Podczas letniego okienka transferowego w 2007 roku został sprzedany doBayernu Monachium. W debiutanckim sezonie został królem strzelców Bundesligi oraz razem zPawiełem Pogriebniakiem królem strzelców Pucharu UEFA, zdobywając 10 goli. W sezonie 2009/2010 trener Bayernu –Louis van Gaal przesunął Toniego do drużyny rezerw.
16 czerwca 2010 roku gazetaBild podała informację, jakoby kontrakt Włocha z Bayernem Monachium został rozwiązany. Ta informacja została potwierdzona tego samego dnia na oficjalnej stronieBayernu – fcbayern.t-com.de
W styczniu 2010 roku został wypożyczony na pół roku doAS Romy. 17 stycznia strzelił dwie bramki w meczu na własnym boisku zGenoą, w którym Roma pokonała przyjezdnych 3:0.
Po rozwiązaniu kontraktu zBayernem Luca w czerwcu 2010 podpisał kontrakt zGenoa CFC, gwarantujący mu zarobki rzędu €4 milionów rocznie. Zawodnik został zaprezentowany na konferencji prasowej 1 czerwca 2010 z koszulką z numerem 9[1].
7 stycznia 2011 roku po wielu spekulacjach Toni przeszedł przez wolny transfer doJuventusu pospisując kontrakt do 30 lipca 2012[2]. Toni podczas swojego pobytu wBianconeri zdobył 100 gola wSerie A wspaniałą główką z 16 metrów w meczu przeciwkoCagliari Calcio. Swoją pierwszą bramkę naJuventus Stadium strzelił przeciwkoNotts County 8 września 2011[3].
31 sierpnia 2012, w ostatnim dniu letniego okienka transferowego, po spekulacjach jakoby miał dołączyć doSieny, zawodnik podpisał kontrakt zFiorentiną. Swój pierwszy zarówno występ, jak i gol po powrocie doLa Violi zaliczył w meczu przeciwkoCatanii 16 września 2012[5].
Dobra forma Toniego prezentowana w Palermo zaowocowała powołaniem doreprezentacji Włoch. Zadebiutował w niej 18 sierpnia 2004 w przegranym 0:2 towarzyskim meczu zIslandią. 7 września 2005 Toni strzeliłhat-tricka w zwycięskim 4:1 meczu przeciwkoBiałorusi. Rok później piłkarz zdobył z drużyną narodowąmistrzostwo świata. Kolejnymi turniejami w karierze reprezentacyjnej Toniego byłoEuro 2008 iPuchar Konfederacji 2009. Mimo dobrej gry w AS Romie, Luca Toni nie został powołany na Mundial 2010 w RPA.