Luminiţa Gheorghiu s-a născut în 1 septembrie 1949. A absolvit Institutul de Artă Teatrală şi Cinematografică în 1972, la clasa profesorului Ion Cojar. A debutat în teatru în 1971, pe scena Studioului Casandra, iar după absolvire a fost repartizată la Teatrul “Mihai Eminescu” din Botoşani.
În 1975 a jucat în trupa Teatrului Tineretului din Piatra Neamţ, iar din 1976 până în 2003 a jucat pe scena “Bulandra”.
Actriţa şi-a început cariera cinematografică în urmă cu mai bine de trei decenii, iar primul rol important în film a fost Catrina din “Moromeţii” (1987), regizat de Stere Gulea.
Două decenii mai târziu, a fost premiată la nivel internaţional pentru interpretarea din “Moartea domnului Lăzărescu” (r. Cristi Puiu, 2005). Rolul asistentei medicale i-a adus, în 2007, premiul pentru cel mai bun rol secundar feminin la gala premiilor Asociaţiei Criticilor de Film de la Los Angeles.
Luminiţa Gheorghiu a mai jucat în “Autora”, “După dealuri” şi “Sunt o babă comunistă”, ecranizare a romanului omonim scris de Dan Lungu şi regizat de Stere Gulea. Actriţa a făcut parte şi din distribuţia unor filme precum “Poziţia copilului” şi “Aferim!”, iar în 2014 a fost premiată de Academia Română pentru rolul din filmul “Cuscrii”.