Thomas Luther Bryan est né le 17 juillet 1976 à Leesburg (Géorgie). Son père est fermier et le jeune Luke Bryan participe volontiers aux travaux des champs dans sa jeunessE. A l'adolescence, il se gave des disques de country de ses parents, écoutant George Strait, Ronnie Milsap et l'immense Merle Hagard. Ses parents lui achètent sa première guitare à quatorze ans, et un an plus tard il joue déjà avec des groupes locaux.
A seize ans, Luke Bryan compose ses premières chansons et commence à envisager de faire carrière. Il décide de partir pour Nashville (Tennessee) mais le décès accidentel de son frère lui fait changer ses plans. Luke Bryan reste à la maison pour soutenir moralement ses parents, et entreprend des études à la Georgia Southern University à Statesboro (Géorgie). Ce n'est que reculer pour mieux sauter, et en 2001, Luke Bryan franchit le pas et arrive à Nashville. A peine deux mois après son arrivée, il décroche un contrat en tant que compositeur. Il travaille alors pour Travis Tritt ou Billy Currington, tout en continuant à jouer dans les clubs de Music City. Luke Bryan y est repéré par Capitol Records qui lui signe un contrat d'artiste.
Son premier single « All My Friends Say » accroche en 2007 la cinquième place des charts country et confirme son énorme potentiel. Pourvu d'un son honky tonk, son premier album I'll Stay Me (2007)marque les esprits en étant numéro deux des ventes country. En mars 2009, sort le EP Spring Break With All My Friends en exclusivité sur iTunes. Dans la foulée, Luke Bryan est numéro deux country avec « I Do », écrit avec Lady Antebellum et où l'on retrouve la chanteuse Hillary Scott aux choeurs. Doin' My Thing sort en octobre 2009 dans un style plus relax que I'll Stay Me. Le résultat est une sixième place au Billboard et une seconde place en country.
Bon chanteur et compositeur, Luke Bryan prend l'étoffe d'une star de la country avec son troisième album, Tailgates & Tanlines, celui de la consécration. Dans un style très classique, il obtient pour la première fois la position de numéro un country et numéro deux au Billboard 200. Durant l'été et l'automne 2012, il parcourt les États-Unis en compagnie de Jason Aldean puis sort le quatrième EP de la série Spring Break. Il obtient son premier numéro un dans les deux catégories avec l'album Crash My Party (2013), assorti de quatre extraits.
Son cinquième album, Kill the Lights (2015), fait de même. En 2016, il part pour son quatrième Farm Tour dont est issu l'EP Here's to the Farmer, puis chante l'hymne américain lors du Super Bowl. Promu juré de l'émission American Idol, Luke Bryan prend le temps d'enregistrer l'album What Makes You Country, qui paraît en décembre 2017.