Luke Mitchell, 17 Nisan 1985 tarihinde Avustralya'nın Gold Coast kentinde doğdu. Gençliğinde tiyatro ve dans、`yapmayı keşfetti ve oyunculuk kariyerine adım attı. Mitchell, Queensland Konservatuvarı Tiyatro Okulu'nda eğitim gördü ve ardından Avustralya'nın çeşitli tiyatro yapımlarında rol aldı.

2009 yılında Mitchell, televizyonda yer aldı ve Avustralyalı televizyon dizisi "Home and Away"de rol aldı. Bu rolüyle tanınan Mitchell, bölgedeki popülerliğinden sonra ABD'ye taşındı ve Amerika Birleşik Devletleri ve Dünya çapındaki projelerde yer aldı. 2015 yılında, NBC'nin "Blindspot" dizisinde Roman Royce rolünü oynayarak uluslararası alanda tanınmaya başladı. Sonrasında ise "The 100", "Agents of S.H.I.E.L.D." ve "Tell Me a Story" gibi projelerde yer aldı.