Luca Pisaroni naît au Vénézuela en 1975 et emménage à Busseto (ville de naissance de Verdi) à 4 ans. Cinq ans plus tard, il découvre l'opéra grâce à son grand-père et décide de devenir chanteur. Adolescent, il assiste aux master classes de Carlo Bergonzi et commence ses études musicales au Conservatoire Giuseppe Verdi de Milan, puis part pour Buenos Aires, avant de passer par New York. En 2000, Pisaroni passe une audition devant Nikolaus Harnoncourt à Zurich où il fait forte impression. L'année suivante, il prend le rôle-titre des Noces de Figaro (Mozart) à Klagenfurt, rôle qu'il chante ensuite plus de 100 fois.

En 2002, le baryton-basse participe au Festival de Pentecôte de Salzbourg dans la Missa in Angustiis de Haydn, puis revient pour l'édition estivale dans le rôle de Masetto dans Don Giovanni (Mozart), sur invitation d'Harnoncourt. A cette occasion, il rencontre le baryton américain Thomas Hampson (qui incarne alors Don Giovanni) et sa fille Cate, qui devient son épouse. Il fait ses débuts à l'Opéra de Paris en 2003 dans La Bohème de Puccini, où il chante le philosophe Colline. En 2005, il fait ses débuts au Met dans le costume de Publio dans La Clémence de Titus (Mozart), puis se rend à Madrid dans Don Giovanni, mais il incarne cette fois Leporello, qui devient, avec Figaro, son rôle le plus récurrent. Il fait en 2006 ses débuts au Festival de Glyndebourne en incarnant Guglielmo dans Cosi fan tutte de Mozart.

Pisaroni est Achille à l'occasion de ses débuts à La Monnaie dans Jules César de Haendel en 2008, puis prend en 2011 le rôle d'Argante dans Rinaldo à Glyndebourne. En 2012, il prend le rôle-titre de Maometto II à Santa Fe, à l'occasion d'une nouvelle édition critique de l’œuvre de Rossini. Il revient à Paris dans Les Noces de Figaro mais enfile cette fois le costume du Comte. Il fait en 2013 ses débuts au Royal Opera House en Figaro, puis prend le rôle d'Henri VIII dans Anna Bolena (Donizetti) à l'Opéra de Vienne. L'année suivante, il revient au répertoire rossinien dans La Cenerentola au Met, où il incarne Alidoro, puis interprète le Comte au Teatro Real, suivi de Figaro à l'Opéra d’État de Bavière. En 2015, ses rôles d'Henri VIII, du Comte et de Figaro lui ouvrent les portes de Zurich, San Francisco, du Festival de Baden-Baden et de Chicago. Il termine l'année à l'Opéra d’État de Berlin en Leporello dans Don Giovanni.

Luca Pisaroni continue d'alterner entre répertoires bel cantiste, baroque et français. En 2016, il prend le rôle de Méphistophélès dans Faust de Gounod à Houston. En 2017, il prend celui du Comte Rodolfo dans La Somnambule (Bellini) à Vienne, Sir Giorgio dans Les Puritains au Met et Mahomet II dans Le Siège de Corinthe au Festival de Pesaro. Il fait ses débuts à La Scala de Milan en Leporello dans le Don Giovanni de Robert Carsen. Il continue les prises de rôles avec Golaud dans Pelléas et Mélisande à l'Opéra de Paris, Mustafa dans L'Italienne à Alger à Vienne, ainsi que Don Pizarro dans Fidelio à La Scala. En 2018, il participe à ses premiers Contes d'Hoffmann à Baden-Baden, dans les rôles des Quatre antagonistes, puis débute en Mustafá dans L’Italienne à Alger au Liceu de Barcelone, où il prend le rôle de Claudio dans Agrippine de Haendel peu après. En 2019, il crée à Houston le rôle de da Ponte dans The Phoenix de Tarik O'Regan, puis prend le rôle d'Escamillo dans Carmen à Covent Garden. Il retrouve Haendel en 2020, avec le rôle de Zoroastre dans Orlando au Théâtre des Champs-Elysées. 

En 2020/2021, Luca Pisaroni reprendra le rôle de Leporello dans Don Giovanni au Liceu en octobre et au Mozarteum de Salzbourg en janvier, et chantera le rôle-titre de Maometto II de Rossini à Washington en novembre. Il se rendra à l'Opéra de Vienne en février en Alidoro dans La Cenerentola, puis prendra le rôle de Nick Shadow dans The Rake's progress à Chicago en mars. Enfin, il créera le rôle de Don Rodrigue dans Le Soulier de Satin de D à l'Opéra de Paris au mois de mai 2021.