Luigi Lo Cascio se lance dans des études de médecine avec l'intention de devenir psychiatre. Il se produit ensuite avec une troupe d'acteurs de rue à Palerme, décroche en 1989 un rôle dans une pièce de théâtre et débute alors une tournée à travers l'Italie.
Il s'inscrit à l'École d'Art dramatique Silvio D'Amico et obtient, après diverses prestations théâtrales, le rôle de Peppino Impastato dans le film Les Cent pas (I Cento Passi). Sa prestation lui vaut le Prix David di Donatello du meilleur acteur.
Ces premiers succès lui permettent d'apparaître dans différentes productions, dont la plus remarquée est Nos meilleures années (La Meglio Gioventù), film produit par la RAI et d'une durée de plus de 6 heures.
