Ilić je ponikao u Nišu, a kao mladić je došao u Beograd, među crveno-bele, sa kojima je 2016. godine potpisao profesionalni ugovor.
Luka je kao veliki talenat iz Zvezde prešao u Mančester siti godinu dana kasnije, zajedno sa bratom Ivanom, ali nikada nije zaigrao za "građane".
Igrao je na pozajmicama u Bredi i Tventeu, onda u francuskom Troa, da bi odlične partije pružao u dresu TSC-a, gde je i skrenuo na sebe pažnju Vladana Milojevića.
Za fudbalera rođenog 1999. godine zainteresovana je nekolicina italijanskih kluba, pre svih Leče, Verona i Lacio, ali čini se da bi Ilić najviše voleo da se vrati u svoju Zvezdu.
Crveno-beli su još letos želeli da vrate vezistu u svoje redove, ali na kraju sezone mu ističe ugovor sa Sitijem i mogao bi da stigne na "Marakanu" kao slobodan igrač.