Luke Greenfield commence à faire ses propres films dès l'âge de 10 ans. Il en a 16 lorsque Steven Spielberg voit ce qu'il réalise au lycée et lui écrit une lettre de deux pages l'incitant à continuer dans cette voie.

Au cours de ses études à l'USC School of Cinema-Television, il est choisi pour réaliser le prestigieux film de l'USC, 480. Son film de fin d'études Alive & Kicking, est primé dans plusieurs festivals. En 1999, il écrit et tourne une comédie intitulée The Right Hook. Ce court métrage de 10 minutes le fait remarquer tant comme scénariste que réalisateur. Tout en montant The Right Hook, il crée une série choc de caméra cachée en 10 épisodes intitulée Go Sick!.

En 2001, Luke Greenfield réalise son premier long-métrage, Animal ! L'animal..., comédie loufoque avec Rob Schneider. Trois ans plus tard, le réalisateur poursuit dans le registre comique avec Girl Next Door, qui raconte l'histoire d'un jeune homme qui, lorsqu'il découvre que sa voisine est une ancienne star du X, voit sa vie chamboulée.

Après une comédie romantique en 2011 (Duo à trois, sorti en DVD en France), Luke Greenfield revient en 2015 à la comédie pure avec Let's Be Cops, dans laquelle deux amis décident de devenir des faux policiers, après avoir remporté un franc succès auprès des femmes grimés ainsi.