Luca Cambiaso gimė 1527 metų spalį Moneglijoje, šalia Genujos. Pirmuosius tapybos pagrindus jis įgijo iš savo tėvo, dailininko Giovanni Cambiaso. Kartu su tėvu jaunasis menininkas dirbo prie Genujos rūmų ir bažnyčių dekoravimo projektų. Būdamas trylikos metų, Luca jau padėjo tėvui kurti didelio formato freskas. Jaunystėje didelę įtaką jo meniniam brendimui padarė pažintis su Romos bei Šiaurės Italijos meistrų – Michelangelo, Raphaelio, Parmigianino ir Correggio – kūriniais bei grafikomis.
XVI amžiaus viduryje Cambiaso tapo pagrindiniu Genujos respublikos tapytoju, gaunančiu svarbiausius užsakymus valstybinių pastatų ir privačių rezidencijų papuošimui. Jo sukurtos freskos papuošė Palazzo Meridiana, Palazzo Grimaldi, Palazzo Ducale ir daugelį šventovių, pavyzdžiui, San Matteo bei Santa Maria da Carignano bažnyčias. Cambiaso garsėjo greitu darbo tempu ir gebėjimu vienu metu tapyti abiem rankomis: viena ranka jis laikė teptuką, o kita piešė anglimi, kas leido jam sukurti didžiulės apimties sienų tapybos ciklus per trumpą laiką.
1583 metais Ispanijos karalius Pilypas II pakvietė Cambiaso atvykti į Madridą. Dailininkui buvo patikėtas svarbus užsakymas – užbaigti El Eskorialio vienuolyno-rūmų bazilikos skliautų freskas, po to, kai mirė prieš tai ten dirbęs meistras Giovanni Battista Castello. Ispanijos dvare Cambiaso gavo metinį atlyginimą ir sukūrė didelio masto kompoziciją „Rojus“ bazilikos skliaute, taip pat atliko kelis paveikslus bazilikos altoriams. Tačiau nenumatyti sunkumai ir įtemptas darbo grafikas išsekino menininko sveikatą. Luca Cambiaso mirė El Eskoriale 1585 metais, palikęs kelis nebaigtus darbus.
Menininko palikime ypatingą vietą užima jo grafika. Cambiaso paliko tūkstančius piešinių, atliktų tušu ir plunksna. Kurdamas kompozicijas, jis naudojo supaprastintų formų metodą: žmogaus kūno anatomiją ir erdvinius santykius jis skaidė į grynąsias geometrines figūras – kubus, cilindrus ir gretasienius. Be to, Cambiaso plėtojo naktinio apšvietimo scenas. Jo paveiksluose šviesos šaltinis – žvakė ar alyvos lempa – būdavo patalpintas pačioje kompozicijoje, taip sukietinant šešėlius ir sukuriant ryškų šviesokaitos kontrastą.
Šiandienos žiūrovui Luca Cambiaso yra įdomus dėl savo novatoriško požiūrio į geometrinę formą bei šviesotamsos eksperimentus, kuriais jis žengė toli priekyje savo laikmečio. Jo supaprastinti, kubistiniai piešiniai, kuriuose žmogaus kūnas paverčiamas geometriniais blokais, šiuolaikiniam stebėtojui atrodo tarsi XX amžiaus avangardinio kubizmo ar net skaitmeninės trimatės grafikos prototipai. Kartu jo tyrinėtos naktinės scenos su dirbtiniu apšvietimu nutiesė kelią baroko meistrų, tokių kaip Caravaggio, Georges de La Tour ar Rembrandt, šviesotamsos atradimams. Cambiaso kūryba atskleidžia, kaip XVI amžiaus meistras sugebėjo numatyti kelis šimtmečius į priekį nusidriekusias meno raidos tendencijas.