Luke Timothy Grimes wurde am 21. Januar 1984 in Dayton, Ohio, geboren. Seine Mutter ist Angie Grimes (geborene Barker), sein Vater ist Pastor Randy Grimes. Luke hat drei ältere Geschwister.

Im Jahr 2002 schloss Luke die Dayton Christian High School ab und zog anschließend nach New York, wo er die American Academy of Dramatic Arts absolvierte.

Sein Debüt auf der großen Leinwand gab der Schauspieler 2006 in dem Film "All the Boys Love Mandy Lane". Seit 2009 spielt Grimes in Fernsehserien.