Преподобномъченик Лука се родил в Одрин от благочестиви родители българи Атанас и Доминица. Подир ранната смърт на бащата, майка му го дала на един богат търговец от Стара Загора, който се отнасял с него като с роден син. Веднъж търговецът се отправил в Русия, като взел със себе си и 13-годишния Лука. На връщане той се спрял в Цариград. Там Лука се скарал с едно турче и почнал да го бие. Тогава разярените турци го хванали и искали да го убият. Уплашения Лука завикал: "Пуснете ме! Аз ще се потурча!" Един турчин веднага го взел при себе си го заставил да се отрече от Христа и да приеме мохамеданството. Но след като преминал страхът, Лука се уплашил от своята постъпка, изгубил своята веселост и започнал горчиво да се кае. Той съобщил за себе си на своя осиновител и последният се опитал да го освободи с помощта на руския посланик. Но злият турчин вместо да освободи момчето, вързал му ръцете и насила го обрязал. Подир известно време Лука можал да избяга от този турски дом и да се представи на руския посланик, който го препратил в градовете Смирна и Тир. Там Лука заболял тежко и от страх пред смъртта повикал при себе си един християнски духовник. Като изслушал изповедта му, духовникът го посъветвал да се уедини на Атон и там под ръководството на добродетелни мъже да извърши покаяние.
След като оздравял, той действително изпълнил съвета на духовника и постъпил в Иверския атонски манастир, гдето го възстановили в християнската му вяра чрез тайнството св. Миропомазание. Оттам преминал в манастира Ставроникита, гдето приел монашеско пострижение. Но врагът на човешкото спасение не му давал покой. Гонен от изкушения, той бягал от един манастир в друг: Зографския (отгдето се върнал в света, но като не успял да се успокои, пак дошъл на Атон), Ксиропотам, Котломуш, Предтечанския скит, Григориат, скита Св. Ана. Като се позамислил защо през всичкото това време няма покой, а все прехожда от място на място, той дошъл до заключението, че това е наказание от Бога за отричането му от християнската вяра. Така той дошъл до мисълта за мъченичество и я споделил с някои духовници: никой не смеел да му препоръча мъченически подвиг поради младостта му. Но накрай като видял неговата неизменна решителност, духовникът Ананий му дал килийно правило като подготовка към мъченичество за Христа. После духовникът Висарион го постригал във велика схима и заедно с него тръгнал за остров Митилин.
След като се причастил със светите тайни Христови, св. Лука се облякъл като турчин и се отправил при кадията (съдията). Той разказал иносказателно как насила са го потурчили, открито се отказал от богопротивното мохамеданство и изповядал християнската вяра. Нито ласките и обещанията на мюсюлманите, нито заплахите с мъчения не могли да разколебаят твърдия юноша в неговата решителност да умре за Христа. Турците го били жестоко и го хвърлили в затвора, като му оковали нозете в клада. В това време по всички църкви се молели за мъченика. Митрополитът на острова и старецът Висарион успели да му изпратят в затвора светите Тайни Христови за последно причащение. Накрай съдията видял непоколебимата твърдост на Лука и го осъдил на смърт чрез обесване. Когато палачът надявал примката на шията му, казал: "Изповядай Мохамеда, великия наш пророк и ние ще те пуснем!" Светият мъченик отговорил: "Вярвам в моя Господ Иисус Христос и само на Него се покланям!"
Св. Лука бил обесен на 23 март 1802 г на 16-годишна възраст. Светото тяло на мъченика три дни останало да виси на бесилката, но през всичкото това време то си оставало бяло и благолепно, излъчващо необикновено благоухание. Подир трите дни турците привързали на шията му голям камък и тялото било хвърлено в морската глъбина, но вместо да потъне, то останало заедно с камъка върху водната повърхност. Когато настъпила нощта, християните го намерили на брега и го предали на земята с подобаващи почести. Останалите дрехи на преподобномъченика получили целебна сила и от докосването до тях болните получавали изцеление.