I pochi dettagli noti della sua vita sono stati raccolti solo a partire dal 2001 grazie agli studi di Alberto Bufali e Sabina Biocco[1]. I primi documenti che attestano la presenza di Luca di Paolo risalgono al 1455, quando, rimasto orfano, assieme al fratello viene posto sotto la tutela di suo zio[2].
Il polittico ex Pugin del 1460, un'opera che aveva trovato posto nella collezione di Augustus Welby Pugin di Derby, in Inghilterra, è attribuito a questo artista.
Un pannello di un polittico più grande, un tempo attribuito a Francesco di Gentile (fl. 1470-1490), raffigurante Santa Caterina e San Michele Arcangelo appartenuti a Sir George Sitwell è stato attribuito a Luca.
L'ultima opera datata di Luca di Paolo è la tavola Madonna col Bambino in gloria tra san Girolamo e san Francesco del 1488 conservata oggi al Musée du Petit Palais di Avignone.
Il pittore fece testamento in data 6 marzo 1490 e morì probabilmente prima del 15 gennaio 1491[3].
Annunciazione della Vergine e l'Eterno (recto), San Sebastiano tra i santi Domenico e Antonio Abate e san Giovanni Battista (verso), 1485-1490 circa, Pinacoteca di Brera, Milano.
Madonna col Bambino, san Francesco e san Bernardino in gloria; nella predella storie di san Bernardino, 1470, Chiesa di S. Francesco, Matelica.
Crocifissione, Sant'Adriano, Natività, Martirio di san Bartolomeo, Adorazione dei Magi, (dipinta assieme a Lorenzo d'Alessandro), trittico, 1475 circa, Museo Piersanti, Matelica.
Crocifissione, otto Storie dell'invenzione della Croce e due gruppi di flagellanti, 1481-1488, Museo Piersanti, Matelica.
Madonna col Bambino incoronata da angeli tra sant'Agostino e santa Caterina d'Alessandria, 1465-1470 circa, Fondazione Ivan Bruschi - Banca Etruria, Arezzo. L'opera fu attribuita da F.Zeri nel 1966 a Francesco di Gentile da Fabriano.
Matteo Mazzalupi, Luca di Paolo da Matelica, o le sorprese degli archivi, in Alessandro Del Priori, Matteo Mazzalupi, Luca di Paolo e il Rinascimento nelle Marche, Perugia Quattroemme, 2015, p. 35.