Luca Villani nasce a Rimini ed inizia ad 11 anni lo studio della chitarra classica con il M. Maurizio Cerqua (Liceo Musicale G.Lettimi di Rimini). In seguito passa all’approfondimento dello strumento elettrico, nell'ambito della musica pop e rock.
Nei primi anni '80 milita in varie formazioni dell'entroterra riminese (New Rimini Beach Party, Aorta, Dino Moroni Band, Mooksa), praticando generi musicali assai diversi tra loro e partecipando a concorsi e rassegne (2° classificati al concorso radiofonico "Diretta Musica '85" indetto da Radio San Marino).
Ben presto attratto dalle tecniche di registrazione, approfondisce l'aspetto del lavoro in sala d'incisione, collaborando come turnista con diversi studi di registrazione professionali come Heaven Studio (Rimini), Maison Blanche (Modena), Les Folie ART (Monza), Ceroni Studio (Cesena), Top Studio (Savio sul Rubicone), Mubi Studio (Rimini), Bahkti Studio (Gabicce), Byte Studio (Riccione), Iceberg Sound (Rimini) e Yellow Studio (Rimini).
Come chitarrista è presente in molte produzioni discografiche dell'Altro Mondo Studios, con i cantanti Laura Pausini, Donatella Milani, Raffaella Cavalli, Francesca Gollini ("non è la Rai" di G.Boncompagni), Gianni Drudi, Dino Moroni, con il duo "Nocturna", nonché in varie collections di inediti di Rod Stewart e ZZ Top, pubblicate per il mercato tedesco, austriaco e svizzero.
Impegnato nello sviluppo delle professionalità di arrangiatore e fonico, durante gli anni ’80 frequenta i corsi del DAMS dell’Università di Bologna.
Progressivamente attratto dai linguaggi della musica jazz, studia improvvisazione e musica d’insieme con musicisti italiani e stranieri come Tomaso Lama, Umberto Fiorentino, Randy Bernsen (Joe Zawinul Syndicate), Scott Henderson (Tribal Tech), Pat Metheny, Larry Carlton e Robben Ford, approfondendo i linguaggi della musica blues e jazz.
Insegnante di chitarra elettrica e di  teoria e tecnica dell'improvvisazione, collabora con varie scuole di musica e dal 1986 comincia ad occuparsi attivamente di informatica musicale.
Nel 1988 realizza per la RAI, in  collaborazione con Iceberg Sound, gli effetti sonori della finale di "Giochi senza Frontiere" a Bellagio (CO).
Dal 1989 al 1993 è direttore della sezione Musica della manifestazione internazionale di computer art “Bit.movie” a Riccione e nel 1994 organizza la convention di informatica musicale "SoundBit '94" a Rimini, che vede la partecipazione delle aziende di maggiore importanza del settore ed ottiene un ottimo riscontro di pubblico.
Dal 1992, con Stefano Paolini (batteria), e Stefano Casali (basso) è attivo con il trio jazz-fusion Proxima Centauri, che diventa successivamente quintetto con Simone La Maida (sax) e Massimiliano Rocchetta (piano, tastiere). Con tale formazione (nella quale si avvicenda in seguito alla batteria Andrea Monti) svolge un'intensa attività di composizione, che culmina in partecipazioni a rassegne, fiere e festivals come Disma Music Show (ed. '95, '96, '97) o il Jaco Pastorius Festival di Coriano, al quale partecipano le formazioni di artisti americani del calibro di Joe Zawinul e Peter Erskine Trio.
In qualità di esperto di informatica musicale collabora con il Centro Europeo di Toscolano, diretto dal celebre paroliere Mogol, nel 1996.
Impegnato come responsabile di un progetto industriale nell’ambito dei processori digitali di segnale per chitarra, realizza i modelli GM1000 e GM400 con l'italiana Viscount e l'americana Oberheim; dal 1993 fino al 1997 lavora come dimostratore in Italia, in Francia, in Germania, in Spagna, in Inghilterra e negli Stati Uniti, prima per i produttori Viscount ed Oberheim, poi per Audio Equipment (JBL, Soundcraft) ed infine per la danese TC Electronics.
Negli anni tra il 1996 ed il 1998 collabora con il liutaio Carlos Roberto Michelutti (Cordova Guitars) e la liuteria elettrica italiana A&G, la quale produce modelli su suoi consigli e che portano il suo nome.
Dal 1998 è collaboratore stabile della storica rivista specializzata “SM Strumenti Musicali", per la quale si occupa di recensioni di strumenti musicali ed apparecchiature professionali.
Durante il 1998 realizza Underground Recording Studio, lo studio di registrazione nel quale in seguito saranno realizzate tutte le sue produzioni.
Nel 1999 costituisce il quartetto "Vibrafonia" con il vibrafonista Marco Pacassoni, Stefano Guardigli al basso e Matteo Fratesi alla batteria. Il quartetto si esibisce in teatri e jazz clubs, con diverse formazioni, a Fano, Urbino, Iesi, S.Benedetto del Tronto, Ravenna, tenendo concerti assieme al duo del vibrafonista Daniele Di Gregorio (Paolo Conte) e del pianista Dado Moroni, o alla formazione americana del  noto vibrafonista Joe Locke. Nel 2001 pubblica un prodotto discografico, dal titolo "Fairy Tales", per la prestigiosa etichetta jazz Philology (W217.2).
Dal 2002 al 2006 è Direttore Artistico della rassegna Santarcangelo inJazz, che ottiene crescente successo ed è ormai un progetto stabile sostenuto dalla Pubblica Amministrazione, dalla Provincia e da importanti sponsors privati.
Nel 2003 nasce il progetto "Luca Villani Quartet", con Stefano Guardigli (basso), Andrea Monti (batteria), Giovanni Pandolfi (piano), sostituito poi da Vincenzo Monetta (chitarra e voce). Il quartetto propone atmosfere acustiche di impronta jazzistica con un repertorio di brani originali, ai quali si affianca l’interpretazione di alcuni standards. Sul fronte delle collaborazioni, suona con il trio bossa nova Medito Lick con Stefano Guardigli (basso) e Vincenzo Monetta (chitarra e voce) e con il duo blues Loose Bloose, con il chitarrista italo-scozzese Fabio Salvi.
Nel 2004 fonda I-SPIRA pickup. Nel 2005 è al fianco della cantautrice Chiara Raggi, la cui formazione comprendeva Bruno Monaco (chitarra, tastiere), Carlo Fabbri (sax), Stefano Paolini (batteria) e Stefano Casali (basso), per una serie di progetti, registrazioni, concerti e spettacoli teatrali con la nota poetessa Rosita Copioli. Con questa formazione si esibisce al Meeting per l'amicizia tra i popoli e partecipa alle selezioni per il Premio Recanati. Dal 2006 al 2013 segue la crescita e lo sviluppo dell'attività di costruzione di pickup ed elettroniche per chitarra e basso, portandola a diventare un nome di riferimento del mercato italiano.
Dal 2013 riprende l'attività chitarristica live e in studio con il gruppo di musica originale Primalba Band, con il quale fa concerti e registra il CD "32Giri" nel 2015, in veste di chitarrista, arrangiatore e fonico.
Continua a svolgere attività di espositore e dimostratore, tiene clinic e seminari tecnici e storici sulla chitarra in manifestazioni nazionali del settore musicale e chitarristico, collaborando al contempo in qualità di consulente tecnico con i maggiori portali web del settore e continuando l'attività di chitarrista in ambito pop, blues, funk, fusion e jazz.

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