2007-08 시즌, 그는 서부 세르비아 리가에 소속된 고향 클럽 라드니치키 크라구예바츠에서 1군 데뷔를 하였다. 시즌 말, 그는 베오그라드 연고의 1부 리그 클럽인 라드로 이적하였고, 2008-09 시즌에 팀의 1군에서 활동하였다.[1] 그의 포지션은 우측 미드필더였다.
레드 스타 베오그라드
2011년 12월 19일, 밀리보예비치는 레드 스타 베오그라드와 계약을 맺었다.[2] 그의 레드 스타 이적은 밀리보예비치에 큰 잠재력이 있다고 주장한 로베르트 프로시네치키 감독의 의사에 따라 성사되었다. 2012년 11월 17일, 밀리보예비치는 지역 라이벌 파르티잔을 상대로 인상적인 득점을 성공시켰다.[3]
안데를레흐트
2013년 7월 26일, 밀리보예비치는 벨기에의 축구 거함 안데를레흐트와 5년 계약을 체결하였다.[4]
올림피아코스 임대
2014년 9월 1일, 루카 밀리보예비치가 안데를레흐트에서 올림피아코스로 임대되어 합류한다고 발표되었다.[5]