Né à Moneglia, dans la République de Gênes, fils du peintre Giovanni Cambiasi, Luca Cambiasi est connu aussi comme Cambiaso, Cangiagio et Lucchetto da Genova. Il effectue son apprentissage avec le père et il débute très tôt sur la scène artistique; ses premières peintures furent réalisées lorsqu'il était âgé de 15 ans. À 17 ans, il aide son père dans la décoration du Palais Doria à Gênes et ensuite, il travaille comme assistant du peintre d'histoire le Bergamasco (1500-1579), dans les peintures de l'église San Matteo de la ville ligure.
Cambiaso fut un artiste passionné et audacieux, on raconte de lui qu'il peignait de deux mains avec deux pinceaux; son style régardait aux grands maîtres, à Raphaël (1483-1520) et à Michel-Ange (1475-1564) à Corrège (1489-1534), et aux peintres vénitiens de la Haute-Renaissance, en étant, parfois, comparé au Tintoret (1518-1594). Son dessin avait, quand même, un esprit décidément personnel, aux formes géométriques essentielles, presque cubistes. Ses œuvres sont conservées notamment à Gênes, dans l'église San Giorgio, où l'on admire Le Martyre de saint Georges et dans la basilique Santa Maria Assunta da Carignano, où il ya une Pietà, qui montre son autoportrait et le portrait de la belle-sœur aimée.
Pendant les années soixante, il était désormais un artiste réputé mais sa production commence à perdre de vigueur. Quelqu'un a essayé d'expliquer ce moment déficitaire de son art avec les problèmes entraînés par sa passion pour la belle-sœur. Étant morte sa femme, c'était la belle-sœur qui s'occupait du ménage et des enfants de Cambiaso, mais celui-ci ne put obtenir la dérogation papale pour se remarier. Parmi les peintures notables de cette époque, on signale La Madone à la chandelle de 1575, une de ses images nocturnes poètiques et admirées, inspirée à la Nativité de Corrège.
Aux Offices, on trouve exposée une Vierge à l'Enfant de l'artiste de la Ligurie. En 1583, il accepte l'invitation du roi Philippe II d'Espagne (1527-1598), qui lui commanda d'achever les fresques commncées par le Bergamasco dans le monastère royal de l'Escorial. On a supposé que la véritable raison qui le mena en Espagne, était l'espoir d'être aidé par le roi catholique Philippe II à obtenir la dérogation papale, qu'il n'obtint pas. À l'Escorial, il peint un Paradis dans la voûte de l'église avec une multitude de personnages, en recevant la somme extraordinaire de 2000 ducats. Il meurt en Espagne.
Le fils de Cambiaso, Orazio, devint un peintre. L'artiste a eu beaucoup de disciples
qui ont suivi son style à Gênes. Il a été indiscutablement l'artiste le plus important de cette ville au cours du XVIe siècle