Actrice italienne, Lorella De Luca est révélée très jeune par Federico Fellini dans Il bidone (1955). Convaincue de ses capacités, elle entre alors au Centro sperimentale di cinematografia pour y apprendre la comédie et ainsi se perfectionner. Toutefois, c’est Dino Risi qui fait d’elle l’idole de la jeunesse italienne avec Pauvres mais beaux (1957) qui rencontre un énorme succès local. On la retrouve à l’affiche de Pères et fils (Monicelli, 1957), Les Mystères de Paris (Cerchio, 1957), mais c’est surtout Belles mais pauvres (Risi, 1957) qui confirme son statut de starlette.
Lorella De Luca tourne beaucoup en cette fin des années 50, notamment dans Sous le signe de Rome (Brignone, 1959), Pauvres millionnaires (Risi, 1959). Au début des années 60, elle se diversifie et s’oriente vers le film d’aventures avec Les lanciers noirs (Gentilomo, 1962), Tarass Boulba (Baldi, 1962) et Shéhérazade (Gaspard-Huit, 1963). Mais le tournant de sa vie intervient sur le tournage du diptyque Un pistolet pour Ringo – Le retour de Ringo (Tessari, 1965) où elle fait la rencontre de celui qui allait devenir son époux : le réalisateur Duccio Tessari.
Dès lors, si on revoit Lorella De Luca occasionnellement dans de petits rôles secondaires, celle-ci va se retirer progressivement de la vie publique. On l’aperçoit encore dans Cran d’arrêt – Un papillon aux ailes ensanglantées (Tessari, 1971), Les durs (Tessari, 1974), La madama (Tessari, 1976) et Le crépuscule des faux dieux (Tessari, 1978). Toutefois, elle reste à l’écart du monde du cinéma.
Lorella De Luca décède en 2014 à l’âge de 73 ans d’une tumeur du cerveau qui l’a rendue aveugle.