Luca Marini memulai debut profesionalnya pada Moto3 San Marino pada tahun 2013, tapi sayangnya ia gagal menyelesaikan balapan.
Saat itu, Luca Marini menggunakan nomor 97 karena merupakan tahun kelahirannya.
Pada tahun 2015, Luca Marini kembali mendapat kesempatan untuk menjadi wildcard atau pembalap tamu di kelas Moto2 bersama tim Pons Racing Junior.
Luca marini menyelesaikan lomba di urutan 21.
Namun sayangnya ia tidak bisa menggunakan nomor 97 karena telah digunakan oleh pembalap asal Spanyol, Xavi Vierge.
Baca Juga: Dilirik Ducati, Valentino Rossi Ingatkan Luca Marini Untuk Fokus Juarai Moto2 2020
Akhirnya ia terpaksa mengubahnya dan memilih nomor 10 yang ia gunakan hingga saat ini.
Pada tahun 2016, Luca Marini akhirnya ditunjuk sebagai pembalap penuh untuk membela tim Forward.
Mendapatkan poin pertamanya di Moto2 Qatar tahun 2016 setelah finish urutan ke-10 dan hasil terbaiknya di Moto2 Jerman 2016 di mana ia menyelesaikan balapan di posisi 6.
Marini menyelesaikan musim 2016 di peringkat 23 dengan 34 poin.