Jabarkan Sheffield Wednesday dari Massimo Luongo

Pada 8 Agustus 2019, Luongo bergabung dengan Sheffield Wednesday dengan biaya yang tidak diungkapkan. Ia melakukan debutnya pada akhir pekan berikutnya, masuk sebagai pemain pengganti melawan Barnsley. Ia mencetak gol pertamanya untuk klub melawan Wigan Athletic, yang juga menjadi penampilan pertamanya sebagai starter untuk klub. Ia mendapatkan kartu merah dalam pertandingan melawan Blackburn Rovers, tetapi kartu merah tersebut kemudian dibatalkan.

Pada musim keduanya di klub ini, ia mengalami cedera beberapa kali, yang pertama terjadi dalam pertandingan melawan Luton Town, dan kembali bermain pada 7 Desember 2020. Ia kembali mengalami cedera selama lima hingga enam minggu pada 24 Februari 2021.

Setelah cedera lainnya, ia kembali ke skuad pada awal tahun 2022 dengan penampilan yang mengesankan, memenangkan kompetisi Pemain Bulan klub pada bulan Januari, serta muncul dalam Tim Pekan EFL setelah penampilannya melawan Ipswich Town dan Plymouth Argyle. Klub mengumumkan bahwa ia telah ditawari kontrak baru setelah berakhirnya musim 2021-22. Pada 22 Juni 2022, dikonfirmasi bahwa ia menolak kontrak baru dan akan meninggalkan klub.