Luisotti começou estudar música ainda criança, com aulas no órgão da igreja. Aos onze anos ele foi o diretor do coro da orquestra. Mais tarde estudou piano, juntamente com composição, trompete e voz. Após completar seus estudos formais, ele trabalhou entre Milão (onde era pianista nos ensaios do Teatro alla Scala) e Florença, onde ele foi membro do coro do Maggio Musicale Fiorentino. Subsequentemente, ele foi assistente de alguns maestros, como Lorin Maazel e Riccardo Muti no La Scala.
Luisotti regeu a nova produção de Attila no La Scala e o aniversário de 100 performances da ópera La Fanciulla del West no Met. No cenário de concertos, Luisotti conduz frequentemente a Orquestra Sinfônica de Atlanta, a Orquestra Alter Oper de Frankfurt, a Orquestra da Rádio de Hessischer, a Orquestra de Santa Cecília, a Orquestra Sinfônica Galicia e a Filarmônica della Scala.
Ópera de São Francisco
Luisotti fez sua estreia na Ópera de São Francisco em 2005, conduzindo La Forza del Destino de Giuseppe Verdi. Em 2007 foi anunciado que ele seria o novo diretor musical da companhia, sendo o terceiro diretor da companhia, sucedendo John Pritchard e Donald Runnicles.