Luca Vignali si diploma con il massimo dei voti nel 1982 sotto la guida di G. Siviero, presso il Conservatorio G.B. Martini di Bologna.
Già dal 1980 è Primo Oboe nell'orchestra dell'Arena di Verona; in questo periodo si perfeziona a Perugia con Harold Gomberg (I oboe nella New York Philarmonic). Nel 1981, sempre in qualità di strumento principale, fa parte dell'Orchestra Regionale Toscana, studiando nello stesso periodo ad Assisi con Lothar Koch (I oboe dei Berliner Philarmoniker), che lo invita a frequentare l'Accademia H. von Karajan a Berlino.
Durante gli studi in Germania partecipa ai concerti dei Berliner sotto la direzione dello stesso Karajan e di altri illustri direttori quali: L. Maazel, S. Ozawa e D. Baremboin.
Nel 1984 vince, con punteggio di 30/30, il concorso di Primo Oboe nell'Orchestra del Teatro dell'Opera di Roma, ruolo che tuttora ricopre.
Nel 1986 ottiene il Primo Premio al Concorso internazionale di Martigny, ed è il primo italiano ad essersi aggiudicato la competizione. Nel 2000 si aggiudica il Premio Franco Alfano - Sanremo Classica, per la qualità delle sue interpretazioni musicali.
Collabora con le più prestigiose orchestre italiane: Accademia S. Cecilia di Roma, Orchestra Nazionale della RAI, Teatro alla Scala, Orchestra da Camera di Mantova (Premio Abbiati della Critica), Orchestra Mozart (Claudio Abbado). Viene regolarmente invitato ai più importanti Festival e rassegne concertistiche, come Festival dei 2 Mondi di Spoleto, Festival delle Nazioni, Settimane Internazionali di Stresa, Accademia Chigiana di Siena. Ha suonato il più importante repertorio solistico con le maggiori orchestre italiane, affrontando anche il repertorio cameristico insieme ad insigni solisti e pianisti in applaudite tournée in Europa, USA, America Latina, Giappone, Sud-Est asiatico: Y. Bashmet, P. Vernikov, A. Pay, U. Ughi, S. Mintz, A. Specchi, A. Lonquich, M. Campanella, S. Bunin.
Collabora dal 1998 con Salvatore Accardo e l’Orchestra da Camera Italiana, con i quali ha tenuto concerti in tutto il mondo. Con la medesima orchestra si è esibito al Senato della Repubblica nel Doppio Concerto di Bach per Oboe e Violino, trasmesso da Rai Uno e registrato per l'etichetta Fonè. Nel Giugno 2008 ha eseguito il concerto di Marco Taralli (dedicato a Luca Vignali) ed il concerto di Alessandro Marcello con la Sydney Symphony Orchestra diretto da Gianluigi Gelmetti. Nel 2001 ha inciso Live dal Mozarteum di Salisburgo due adagi per oboe ed archi del compositore friulano Vittorio Fael. Incide per le etichette Edelweiss, Musikstrasse, Bongiovanni, EMI, Fonè e Tactus, Brilliant. Ha curato ed eseguito numerose trascrizioni per Orchestra ed Ensemble di Fiati di composizioni dell’Ottocento italiano (Verdi, Daelli / Lovreglio, Bellini, Rossini) e la revisione dei terzetti di Corticelli per Oboe, Fagotto e Pianoforte in collaborazione con A. Specchi e P. Carlini. ! E' attivo come insegnante in numerosi Corsi e Scuole di alto perfezionamento, dal 2014 collabora con la Asian Youth Orchestra come tutor per gli oboi.
È inoltre docente per il biennio di 2° livello all’Istituto musicale Peri di Reggio Emilia.
Spesso viene invitato nelle giurie dei più prestigiosi concorsi (Giuseppe Tomassini di Petritoli, Giuseppe Ferlendis di Bergamo, Muri Svizzera).
Luca Vignali suona un oboe Yamaha Duet.