Filippi ha iniziato la sua carriera in Italia nel kart nel 2000 ottenendo subito un grande successo. Nel 2004 si è piazzato al quarto rango nella Formula Renault italiana. Nel 2005 ha svolto un test con la Minardi e ha vinto il titolo di F3000 in Italia con la FMS.

In seguito Luca è passato al GP2 nel 2006 con la FMS inizialmente prima di approdare a metà stagione alla BCN Competition; ma la stagione si è rivelata difficile con soltanto sette punti nel bottino.

Nel 2007, il passaggio alla Super Nova ha condotto a sei podi e al quarto rango in campionato. Il 2008 sarà un anno impegnativo per Filippi perché correrà nel GP2 Asia Series con la Meritus prima di raggiungere la aRT Grand Prix per il campionato principale GP2. Inoltre, il brasiliano testerà per la scuderia Honda di F1.