Barbareschi è nato a Montevideo, in Uruguay, da una famiglia di origine italiana (lombarda): il padre Francesco Saverio Barbareschi era un imprenditore con un passato da partigiano e la madre Maria Antonietta Hirsch un’economista di origine ebraica.
Luca Barbareschi comincia a studiare negli anni settanta allo Studio Fersen di Roma e l’inizio della sua carriera lo vede al Teatro di Verona come assistente regista di Virginio Puecher nella messa in scena dell’Enrico V. Successivamente si trasferisce a Chicago dove, ancora con Puecher, continua la sua attività di aiuto regista nell’opera di Offenbach I racconti di Hoffmann. In questa città collabora anche con la Chicago Lyric Opera Theatre come primo aiuto. Successivamente decide di stabilirsi a New York: lavora, per un anno, con Frank Corsaro agli allestimenti del Metropolitan Opera Theatre. In seguito decide di iscriversi e frequentare per quattro anni una scuola di recitazione.
Nel 1983 lavora sul film Summertime, con la regia Massimo Mazzucco, per cui scrive la sceneggiatura e interpreta un ruolo. Terminata questa esperienza, decide di trasferirsi a Roma, intraprendendo una carriera che spazia fra teatro, cinema e televisione. Nel 1979 compare per la prima volta in un film come comparsa in Da Corleone a Brooklyn di Umberto Lenzi, con Mario Merola. L’anno successivo è fra i protagonisti del cult movie Cannibal Holocaust (1980) di Ruggero Deodato, pellicola con reali violenze su alcuni degli animali utilizzati nel film. Dopo alcuni anni, viene selezionato per il film Hanna K. di Costa-Gavras (1983), accanto a Gabriel Byrne. Nello stesso anno Gabriele Salvatores gli affida la parte di Lisandro in Sogno di una notte d’estate accanto a Erika Blanc e Claudio Bisio. Nel 1984 Pupi Avati lo inserisce nel cast di Impiegati. Barbareschi lavora dunque nel 1986 con Carlo Vanzina in Via Montenapoleone e con Dino Risi in Teresa l’anno successivo, accanto a Serena Grandi.
Nel mondo della televisione partecipa, tra il 1984 e il 1985, allo show tv di Rete 4 Quo vadiz? ideato da Maurizio Nichetti, accanto a comici come Umberto Smaila, Franco Oppini e Angela Finocchiaro ma la grande notorietà arriva sempre su Rete 4 nel 1989 grazie alla celebre trasmissione C’eravamo tanto amati che per 5 anni ottiene un enorme successo. Con l’arrivo degli anni novanta, partecipa a In nome del popolo sovrano di Luigi Magni, accanto ad attori del calibro di Alberto Sordi, Nino Manfredi e Jacques Perrin. Nel 1991 conduce lo show a tema musicale Sapore di mare. Nel 1992 interpreta una parte nel film di Sergio Rubini La bionda e lavora l’anno successivo con Mauro Bolognini alla realizzazione della miniserie La famiglia Ricordi, dove interpreta Gioachino Rossini. Nel 1994 produce e interpreta il film La delegazione, del drammaturgo russo (esordiente alla regia) Alexandr Galin.
Nel 1997 decide di passare lui stesso dietro la macchina da presa firmando Ardena, suo primo lungometraggio, seguito nel 2002 da Il trasformista. Il film non riscuote un grande successo di pubblico (69.473 Euro è l’incasso nelle sale) e la prima visione televisiva del film su Rai 3 nel febbraio 2011 ottiene 858.000 spettatori con il 2,96% di share. La critica giudica in maniera sostanzialmente positiva il film, ma non mancano voci dissidenti. Negli anni seguenti ha poi realizzato, con un discreto successo, la trasmissione Il grande bluff, nella quale, all’insaputa del conduttore della trasmissione ‘presa di mira’ (di volta in volta, solo a titolo d’esempio, Mike Bongiorno, Iva Zanicchi, Maurizio Costanzo) organizzava degli scherzi.
Nel frattempo rimane spesso impegnato in numerose produzioni di fiction e miniserie tv: nel 1998 interpreta Trenta righe per un delitto e Cronaca nera, e dal 2005 Nebbie e delitti. Nel periodo 2000-2001 conduce il game show Greed su Rai 2. Nel 2010 torna in televisione come conduttore con il programma di LA7 dal titolo Barbareschi Sciock previsto per venerdì 22 gennaio 2010 in prima serata. Sorgono immediatamente polemiche in merito alla prima trasmissione poiché il conduttore utilizza, in maniera provocatoria, le battute pubblicate sul blog Spinoza senza citare il blog come fonte.
Nel 2012, attraverso la sua casa di produzione Casanova Multimedia, produce per conto di Rai Fiction la miniserie tv Walter Chiari – Fino all’ultima risata dedicata al popolare attore comico e la serie televisiva Nero Wolfe che riporta sul piccolo schermo le gesta del celebre investigatore creato dalla penna di Rex Stout. Entrambe le opere andranno in onda nei primi mesi del 2012 in prima serata su Rai 1. Sempre nel 2012 scrive, produce, gira e interpreta Something good, film che tratta il tema delle sofisticazioni alimentari. Nel 2013 produce Adriano Olivetti – La forza di un sogno una miniserie televisiva italiana in due puntate ispirata alla vita di Adriano Olivetti in onda su Rai 1 dal 28 ottobre 2013.
Nel 2014, partecipa allo show televisivo in prima serata su Rai Uno, Tale e quale show, condotto da Carlo Conti. Nel 2015 con la Casanova produce la miniserie Rai Pietro Mennea – La freccia del Sud in cui interpreta Carlo Vittori.
