Erwägungen:
1. Mit Entscheid vom 15. Oktober 2010 erklärte das Amtsgericht Hochdorf das Strafverfahren betreffend Überschreiten der signalisierten Höchstgeschwindigkeit zufolge unentschuldigten Nichterscheinens des Beschwerdeführers als erledigt. Die dagegen erhobene Kassationsbeschwerde wies das Obergericht des Kantons Luzern am 9. Dezember 2010 ab. Der Beschwerdeführer wendet sich an das Bundesgericht. Aus der als "Einsprache" bezeichneten Eingabe geht hervor, dass er mit dem Entscheid des Obergerichts nicht einverstanden ist. Seine Eingabe ist als Beschwerde in Strafsachen gemäss Art. 78 ff. BGG entgegenzunehmen.
2. Die Vorinstanz erwägt, dem Beschwerdeführer sei die Vorladung zur Verhandlung vor Amtsgericht vom 15. Oktober 2010 ordnungsgemäss unter Hinweis auf die Säumnisfolgen zugestellt worden. Der Beschwerdeführer sei zur Verhandlung nicht erschienen. Er habe im Strafverfahren keine wichtigen Gründe gemäss § 170 StPO/LU angeführt, die ihn von der Pflicht zur Teilnahme an der Verhandlung hätten befreien können. Seine Behauptung, es sei ihm mündlich ein Gerichtstermin nach den Herbstferien zugesichert worden, finde in den Akten keine Stütze. Vielmehr gehe aus der Aktennotiz des Amtsgerichts vom 13. Oktober 2010 betreffend ein Telefongespräch mit dem Beschwerdeführer hervor, dass diesem die Ansetzung eines Verhandlungstermins nach Ablauf der Schulferien nicht zugesichert worden sei, da kein Grund für das Verschieben der angesetzten Verhandlung vorgelegen habe. Dazu äussere sich der Beschwerdeführer in seiner Beschwerde nicht. Es könne vom glaubhaften Inhalt dieser Aktennotiz ausgegangen werden. Der Beschwerdeführer sei der Verhandlung vor Amtsgericht mithin pflichtwidrig ferngeblieben.
In dieser Beweiswürdigung der Vorinstanz ist keine Willkür erkennbar. Die Vorinstanz würdigt die gesamte Beweislage unter Einbezug aller Umstände in einer sachlich vertretbaren Weise und begründet ihre Schlussfolgerung nachvollziehbar. Ohne sich mit den Erwägungen im angefochtenen Entscheid substanziiert auseinanderzusetzen, hält der Beschwerdeführer der vorinstanzlichen Beweiswürdigung im Wesentlichen nur entgegen, von einem pflichtwidrigen Fernbleiben seinerseits könne nicht gesprochen werden, weil der "Termin nicht nach den Herbstferien 2010 angesetzt wurde" und die Vorladung zur Verhandlung vor Amtsgericht deshalb "nichtig" sei. Er sei vom Gerichtspräsidenten des Amtsgerichts "hinterhältig gelinkt und hintergangen" worden. Mit einer solchen Kritik lässt sich Willkür nicht begründen (Art. 106 Abs. 2 BGG).
Nichts anderes gilt, soweit der Beschwerdeführer die Würdigung der Vorinstanz im Zusammenhang mit der von der ersten Instanz unterlassenen Erwähnung der ersten Verhandlungsverschiebung beanstandet. Im angefochtenen Entscheid wird hierzu ausgeführt, die vom Beschwerdeführer gerügte Unterlassung sei für den Ausgang des Verfahrens vor Amtsgericht ohne Bedeutung gewesen. Dies gelte umso mehr, als der Beschwerdeführer mit der erwähnten Verschiebung einverstanden gewesen sei. Was an dieser Beurteilung der Vorinstanz willkürlich sein könnte, ist nicht ersichtlich. Die Vorinstanz berücksichtigt bei der Beweiswürdigung alle relevanten Umstände, d.h. auch die Vorbringen und Aussagen des Beschwerdeführers. Von einer einseitigen Beweiswürdigung kann entgegen der Beschwerde nicht die Rede sein.
3. Soweit der Beschwerdeführer sich gegen die Kostenauflage im kantonalen Verfahren wendet, legt er nicht ansatzweise dar, dass und inwiefern die Vorinstanz die einschlägigen Vorschriften der kantonalen Strafprozessordnung willkürlich angewendet haben sollte bzw. aus welchem Grund die vorinstanzliche Kostenregelung gegen Art. 9 BV verstossen könnte. Die Beschwerde erfüllt die Begründungsanforderungen von Art. 106 Abs. 2 BGG insoweit nicht (Art. 106 Abs. 2 BGG; BGE 136 I 49 E. 1.4.1; 134 II 244 E. 2.2).
4. Die Beschwerde ist damit abzuweisen, soweit darauf überhaupt eingetreten werden kann. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist in Anwendung von Art. 64 BGG abzuweisen, weil die Rechtsbegehren aussichtslos erschienen. Der finanziellen Lage des Beschwerdeführers ist durch eine herabgesetzte Gerichtsgebühr Rechnung zu tragen (Art. 65 Abs. 2 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 800.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Luzern, II. Kammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 7. Februar 2011
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiberin:
Favre Arquint Hill