Luca Vanni spielt hauptsächlich auf derATP Challenger Tourund derITF Future Tour.Auf der Future Tour holte er sich bislang 16 Titel im Einzel und 14 Titel im Doppel. Bei den besser dotierten Challenger-Turnieren siegte er indessen einmal im Doppel. 2011 gewann er an der Seite vonStefano Iannidas Doppel inTodigegenMartin FischerundAlessandro Motti.
Im Januar 2015 spielte Vanni erstmals bei einem Turnier derATP World TourinChennai,wo er nach erfolgreicher QualifikationRičardas Berankisunterlag.
Im Februar spielte er sich als Qualifikant ins Hauptfeld derBrasil Open 2015inSão Paulo.Nach einem Freilos in der ersten Runde erreichte er direkt das Endspiel. Für Vanni waren dies gleichzeitig seine ersten Siege im auf der World Tour. Er unterlag im FinalePablo Cuevasin drei Sätzen. Dies war sein bislang größter Erfolg, an den er noch nicht anknüpfen konnte.