Luca Dotto gagne une médaille de bronze lors des Championnats d'Europe juniors de natation 2007 à Anvers sur nage libre. Au niveau senior, il remporte sa première médaille lors des Championnats d'Europe 2009 en petit bassin disputés à Istanbul en obtenant le bronze au titre du relais nage libre. L'année suivante, toujours en petit bassin, Dotto est médaillé d'or au titre du relais nage libre et médaillé de bronze du nage libre au niveau européen et médaillé d'argent au titre du relais nage libre au niveau mondial.