Luca Argentero nasce a Torino il 12 aprile 1978. Dopo gli studi liceali, inizia a lavorare come barman in una discoteca pur senza mai interrompere gli studi universitari che lo porteranno, nel 2004, alla laurea in Economia e Commercio. È la cugina Alessia Ventura, nota showgirl, a iscriverlo ai casting della terza edizione del reality show Il Grande Fratello, in onda su Canale 5. Seppur non uscito vincitore dalla “casa” più famosa della tv, riesce comunque a impressionare il pubblico, complice anche la sua bellezza. Così, dopo una serie di ospitate televisive, la rivista ‘Max’ gli offre di posare senza veli per un calendario: intraprende così la professione di modello. I primi passi nella recitazione sono legati alla televisione e in particolare alla miniserie Carabinieri (2005-2007), in cui veste i panni di Marco Rosi.
Dopo aver partecipato al cortometraggio Il quarto sesso (2006) di Marco Costa e Marcello Percalli con Gaia Bermani Amaral, Claudio Santamaria e Myriam Catania, partecipa al provino per una delle fiction della serie Crimini. Seppur scartato per il progetto, il videotape segna per lui un punto di svolta finendo nelle mani del regista Ferzan Ozpetek che così lo scopre (ignorando, come da lui stesso dichiarato più volte, la sua partecipazione al reality show) e lo impone nel suo film Saturno contro (2006). Accanto ad attori come Stefano Accorsi, Margherita Buy, Ambra Angiolini, Serra Yilmaz, Ennio Fantastichini, Isabella Ferrari, Filippo Timi, Milena Vukotic, Luigi Diberti e Lunetta Savino, Luca Argentero debutta nel cinema italiano, senza staccarsene più.
Nel 2006, Francesca Comencini lo sceglie per A casa nostra con Luca Zingaretti, Valeria Golino, Giuseppe Battiston e Laura Chiatti e a seguire accetta la sua prima parte da protagonista, seppur televisiva, nella miniserie La Baronessa di Carini (2007) di Umberto Marino con Vittoria Puccini ed Enrico Lo Verso. Curiosamente va verso un nuovo ruolo omosessuale, quello di Piero in Diverso da chi? (2009), ragazzo impegnato nella corsa alle elezioni del suo paese come sindaco e che si ritrova al centro di un comico triangolo fra Claudia Gerini e Filippo Nigro. L’interpretazione gli vale la prima candidatura al David di Donatello. Nel 2009, interpreta Libero, un operaio della Fiat nel 1968 che lui definisce “Che Guevera de noartri”, nel film di Michele Placido Il grande sogno. Del 2010 è la partecipazione alla commedia di Luca Lucini La donna della mia vita, dove contende ad Alessandro Gassman la bella Valentina Lodovini. Nel 2010 ottiene una parte (è una guida turistica italiana) nell’internazionale Mangia Prega Ama, con Julia Roberts e Javier Bardem, per poi essere protagonista della fiction Tv Tiberio Mitri il campione e la miss. L’anno successivo è protagonista anche di C’è chi dice no di Giambattista Avellino e del sequel Lezioni di cioccolato 2, ed è uno dei doppiatori della versione italiana del film d’animazione Hop .
Nel 2012 prende parte a diversi progetti, tra cui Il cecchino di Michele Placido, E la chiamano estate di Paolo Franchi, e il nuovo film di Fausto Brizzi Pazze di me. Insieme ad Enrico Brignano, sostituisce gli storici conduttori del programma Le Iene, Luca e Paolo, al fianco di Ilary Blasi, che invece viene riconfermata. Sempre nel 2012 prende parte alle riprese dell’adattamento cinematografico dell’omonimo libro di Alessandro D’Avenia, Bianca come il latte, rossa come il sangue, in cui interpreta la parte del “Sognatore”, il professore punto di riferimento del protagonista.
Nel 2013 torna protagonista nei panni di un burbero investigatore nel thriller di Marco Risi Cha cha cha e nella commedia di Luca Miniero Un boss in salotto. Tra il 2013 e nel 2014 partecipa, insieme a Gabry Ponte e Sabrina Ferilli, all’edizione serale di Amici di Maria De Filippi come giurato.
Sul grande schermo lo rivedremo ad ottobre in Fratelli Unici, l’ultima pellicola del regista Alessio Maria Federici: una commedia dolce amara che muove dalla storia di due fratelli, Pietro e Francesco, interpretati rispettivamente da Raoul Bova e Luca Argentero.