La major part de la seva vida i obra es desconeix. S'afirma que va realitzar l'aprenentatge dels oficis de construcció i de pedra picada i que va estudiar amb Brunelleschi.
Les Vite de Giorgio Vasari estan en l'origen de bona part dels equívocs sobre Lucca Fancelli, principalment en atribuir el disseny del Palau Pitti a Brunelleschi (que havia mort anys abans de començar les seves obres, per les quals s'hauria aplicat un projecte descartat pel Palau Mèdici-Riccardi). La historiografia recent, a causa de la llunyania de l'estil d'aquest autor a les formes del Palau Pitti, ho atribueix a Lucca Fancelli.
El 1450 Fancelli es va traslladar a Màntua, on es va treballar en la cort de Lluís III Gonzaga. La cort dels Gonzaga de la segona meitat del XV era un centre artístic de primera magnitud, per la qual van passar Pisanello, Mantegna, Perugino i Leon Battista Alberti. En ella, Lucca Fancelli va arribar a ser mestre d'obres i arquitecte supervisor de les esglésies de Sant Sebastià (1460), i Sant Andreu (1472), ambdues projectes d'Alberti, però en les quals la intervenció de Fancelli va ser significativa, especialment en la de Sant Andreu, que es va començar a aixecar poc després de la mort d'Alberti.
Frederic I Gonzaga li va encarregar dissenyar un complex d'estades per al nou palau de Màntua, a l'ala corresponent a la torre del rellotge, coneguda com a Domus Nova. La tasca de construcció el va ocupar entre 1478 i 1484. El palau no es va acabar fins al segle xvii.
Des de 1494 no hi ha més registres escrits sobre Fancelli.
Bibliografia
Wilhelmo Braghinolli, Luca Fancelli, scultore, architetto e idraulico del secolo XV, Milano 1876
E. Marani e C. Perina, Mantova. Le arti, vol II, Mantova 1961, pp. 63-115
Paolo Carpeggiani,Luca Fancelli architetto civile nel contado Gonzaghesco, en "Arte lombarda", 16, 1971, pp. 37-44
Clifford M. Brown, Anna Maria Lorenzoni, Luca Fancelli in Mantua : a checklist of his 185 letters to the Gonzaga; with an appendix on the dating of letters regarding Luca Fancelli and Giovanni Bellini, in "Mitteilungen des Kunsthistorischen Institutes in Florenz", 16, 1972, pp. 153-166
Corinna Vasić Vatovec, Luca Fancelli, architetto: epistolario gonzaghesco, Firenze 1979
Corinna Vasić Vatovec, Lorenzo il Magnifico e i Gonzaga: due "viaggi" nell'architettura [con nuovi documenti su Luca Fancelli], in La Toscana al tempo di Lorenzo il Magnifico: politica, economia, cultura, arte atti del convegno [Firenze, Pisa e Siena, noviembre de 1992], Pisa 1996, vol. I, pp. 73-101
Anna Maria Lorenzoni, Il principe e l'architetto: Luca Fancelli al servizio di Ludovico II Gonzaga, atti del convegno [Londra-Mantova 1992] a cura di C. Mozzarelli, Roma 1997, pp. 235-242
Paolo Carpeggiani e Anna Maria Lorenzoni, Carteggio di Luca Fancelli con Ludovico, Federico e Francesco Gonzaga marchesi di Mantova, Mantova 1998
