2010 startete Luca Ceci bei den Bahn-Weltmeisterschaften in Ballerup bei Kopenhagen, konnte sich aber nicht vorne platzieren. Bei den Bahn-Europameisterschaften im selben Jahr belegte er im Teamsprint Platz neun, gemeinsam mit seinen Cousins Francesco Ceci und Valerio Catellini. 2011 wurde er zweifacher italienischer Meister, im Sprint sowie im Teamsprint, gemeinsam mit Catellini und Francesco Ceci.