Urodził się w rodzinie o tradycjach patriotycznych. Jego rodzicami byli Franciszek i Maria z domu Kaczmarek. Po ukończeniu szkoły powszechnej uczęszczał do Korpusu Kadetów w Rawiczu. W latach 1934–1936 był słuchaczem Szkoły Podchorążych Piechoty w Komorowie-Ostrowi Mazowieckiej, którą ukończył w stopniu podporucznika (awans z 15 października 1936 z 84. lokatą). Od 1936 służył w 62 pułku piechoty w Bydgoszczy.

Po wybuchu II wojny światowej w szeregach tej jednostki uczestniczył w wojnie obronnej 1939 jako dowódca kompanii przeciwpancernej. Walczył w bitwie nad Bzurą i w Puszczy Kampinoskiej podczas przebijania się do oblężonej Warszawy. Wyróżnił się w walkach pod Witkowicami, gdzie z działka przeciwpancernego zniszczył sześć niemieckich czołgów i dwa wozy dowódcze. Został za ten wyczyn odznaczony osobiście Orderem Virtuti Militari V klasy przez gen. Tadeusza Kutrzebę (generał odpiął dla niego order od swojego munduru podczas bitwy) oraz awansowany do stopnia porucznika. Z resztkami swojego pułku przedarł się do stolicy i brał udział w jej obronie. Po kapitulacji 28 września 1939 nie poszedł do niewoli. Celem zorganizowania trasy przerzutowej wraz z innymi oficerami przedostał się na Węgry do Budapesztu do polskiej placówki wojskowej. Po przeszkoleniu i otrzymaniu ładunku (pieniądze i instrukcję) wyruszył w drogę powrotną do Polski. 16 stycznia 1940 na skutek zdrady został aresztowany przez policję ukraińską w Baligrodzie wraz z towarzyszącymi mu osobami (Kazimierz Heilman-Rawicz, Lucjan Kühn i Zygmunt Pawłowicz). Pojmany pod przybranym nazwiskiem Jan Pawlita, został osadzony w więzieniu w Sanoku, z którego na początku maju 1940 zbiegł i dotarł do Rzeszowa.

Tam natychmiast zaangażował się w działalność konspiracyjną; został mianowany komendantem Podokręgu Rzeszowskiego Organizacji Orła Białego. Po scaleniu OOB z ZWZ objął funkcję komendanta Obwodu Rzeszów. W tym czasie otrzymał awans do stopnia kapitana. Od 1941 stał na czele Inspektoratu Rejonowego ZWZ-Podokręg Rzeszów AK; zajmował to stanowisko aż do lutego 1945, brał udział w wielu akcjach bojowych na obszarze powiatów Rzeszów, Dębica, Kolbuszowa. Jego adiutantem był Mieczysław Wałęga. Doprowadził do doskonałego zorganizowania struktur wywiadu i kontrwywiadu, które zlikwidowały łącznie ok. 300 konfidentów Gestapo i kolaborantów. Sukcesem jego podwładnych było przechwycenie części pocisków V-1 i V-2 wiosną 1944 oraz wykrycie tajnej kwatery Adolfa Hitlera w tunelu kolejowym pod wsią Wiśniowa, Stępina niedaleko Strzyżowa. Przyczynił się do uruchomienia na Rzeszowszczyźnie konspiracyjnej fabryki broni. W międzyczasie awansował do stopnia majora. W maju 1944 przeprowadził akcję „Kośba” – likwidację funkcjonariuszy hitlerowskich na swoim terenie. Nosił wówczas ps. „Pług”. Prowadził ascetyczny tryb życia, odznaczał się wyjątkową pobożnością.

W ramach akcji „Burza” jego oddziały zorganizowane w 39 pułk piechoty Strzelców Lwowskich AK 2 sierpnia 1944 brały udział w wyzwalaniu Rzeszowa. W połowie sierpnia wobec nakazu radzieckiego komendanta wojskowego o złożeniu broni przez AK zdecydował o zejściu w konspirację. Był przeciwny ujawnianiu się żołnierzy AK i wstępowaniu do LWP – wydał rozkaz o bojkocie mobilizacji.

W nocy z 7 na 8 października 1944 podjął nieudaną próbę odbicia 400-stu AK-owców więzionych przez NKWD na Zamku Rzeszowskim. W styczniu 1945 został przeniesiony do sztabu Okręgu Krakowskiego AK. Tam współorganizował organizację NIE, zostając w lutym tego roku inspektorem rejonowym NIE, szefem sztabu Okręgu najpierw w NIE, a następnie w Delegaturze Sił Zbrojnych na Kraj. Następnie związał się ze Zrzeszeniem Wolność i Niezawisłość. We wrześniu 1945 został prezesem Okręgu Krakowskiego WiN, a w grudniu tego roku komendantem Obszaru Południowego. Po rozbiciu przez Urząd Bezpieczeństwa III Zarządu Głównego WiN i aresztowaniu Wincentego Kwiecińskiego, w styczniu 1947 utworzył IV Zarząd Główny WiN. Przeniósł siedzibę Zrzeszenia z Krakowa do Zabrza. Za jego kierownictwa osłabiona organizacja rozwijała głównie działalność wywiadowczą i propagandową, m.in. utworzono ekspozytury zagraniczne w Londynie, Paryżu, Berlinie, Monachium i Rzymie. Występował wówczas pod pseudonimami „Ostrowski” i „Ludwik”. To on, jak piszą historycy, „wprowadza WiN na najwyższy szczebel w historii jego istnienia, tak pod względem organizacyjnym, jak i ideowym”. 28 listopada 1947 został aresztowany w Zabrzu przez funkcjonariuszy UB. Zawierzył obietnicom oficerów UB o ogłoszeniu „cichej amnestii” dla jego podkomendnych i ujawnił kontakty organizacyjne i swoich współpracowników. Dla ratowania aresztowanych w czasie likwidacji IV zarządu WiN 2,5 tysiąca podkomendnych i doprowadzenia do ich amnestionowania początkowo zgodził się na udział w „grze wywiadowczej” z wywiadami państw zachodnich; gdy jednak zorientował się, że MBP nie ma zamiaru dotrzymywać umowy, wycofał się z niej, podpisując tym samym na siebie wyrok śmierci.

Brutalne i okrutne śledztwo wobec podpułkownika Łukasza Cieplińskiego i jego współpracowników trwało aż trzy lata i było prowadzone pod bezpośrednim nadzorem NKWD. Był przetrzymywany w warszawskim więzieniu mokotowskim. Zachowały się grypsy więzienne adresowane do rodziny w ostatnich miesiącach życia Łukasza Cieplińskiego. Pisał je ołówkiem chemicznym na dwóch stronach bibułki, którą skręcał i wciskał w szwy chusteczki sporządzonej z więziennego prześcieradła, następnie przemycanej do krewnych. Ta chusteczka trafiła do adresatów i dziś jest najcenniejszą pamiątką rodziny. W jednym z grypsów pisał do żony:

Kochana Wisiu! Jeszcze żyję, chociaż są to prawdopodobnie już ostatnie dla mnie dni. Siedzę z oficerem gestapo. Oni otrzymują listy, a ja nie. A tak bardzo chciałbym otrzymać chociaż parę słów Twoją ręką napisanych (…). Ten ból składam u stóp Boga i Polski (…). Bogu dziękuję za to, że mogę umierać za Jego wiarę świętą, za moją Ojczyznę i za to, że dał mi taką żonę i wielkie szczęście rodzinne.

Tak o nim mówił podczas rozprawy IV prezes WiN:

W czasie śledztwa leżałem skatowany w kałuży własnej krwi. Mój stan psychiczny był w tych warunkach taki, że nie mogłem sobie zdawać sprawy z tego, co pisał oficer śledczy.

Jednym z przesłuchujących go był Jerzy Kędziora.

Rozprawa odbyła się w październiku 1950 przed Wojskowym Sądem Rejonowym w Warszawie. Przed stalinowskim sądem mówił:

Staję przed zarzutem zdrady narodu polskiego, a przecież już w młodości życie moje Polsce ofiarowałem i dla niej chciałem pracować. Dla mnie sprawa polska była największą świętością.

Prasa pisała natomiast: „Historia zdrady narodowej… szpiedzy na żołdzie amerykańskim … Współpracowali z Mikołajczykiem i kardynałem Hlondem …”. 14 października ppłk Łukasz Ciepliński został skazany na 5-krotną karę śmierci oraz 30 lat więzienia (wraz z nim było sądzonych i skazanych na karę śmierci Sr.1099/50 przez WSR na podstawie 86 §1,2 KKWP 7 Dekretu sześciu jego współpracowników: Józef Batory, Franciszek Błażej, Karol Chmiel, Mieczysław Kawalec, Adam Lazarowicz, Józef Rzepka); ława pod przewodnictwem płk. Aleksandra Wareckiego. Przed śmiercią Łukasz Ciepliński powiedział współwięźniowi, że będzie trzymał w ustach medalik i po tym będzie można odnaleźć jego zwłoki. Wyrok śmierci został wykonany 1 marca 1951, Łukasz Ciepliński został zabity strzałem w tył głowy w piwnicy pomieszczeń gospodarczych więzienia UB na Mokotowie w Warszawie. Według współwięźniów wszyscy oskarżeni w procesie zostali straceni tego samego dnia, choć w aktach znajdują się dwie daty: 1 marca i 1 czerwca.

Miejsce pochówku Łukasza Cieplińskiego nie jest znane.