Thánh Luca Vũ Bá Loan sinh năm 1756 tại Trại Bút, xứ Bái Vàng, nay thuộc xứ Bút Đông, xã Châu Giang, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam. Từ nhỏ, Ngài được vào học tập tại nhà xứ. Ngài được thụ phong linh mục vào thời kỳ nhà Tây Sơn cai trị.
Từ khi được thụ phong linh mục cho đến khi được phúc tử vì đạo vào năm 1840, cha Luca Loan luôn sống đức hạnh và khôn ngoan. Vì thế, Đức Giám mục Khiêm đã khen ngợi Ngài: "Trong các linh mục Việt Nam từ xưa đến nay, chẳng có linh mục nào bằng Ngài". Cha Luca Loan thường khuyên bảo giáo dân làm việc lành và tự mình làm gương sáng cho mọi người noi theo.
Năm 1829, cha Loan đảm nhiệm coi sóc giáo xứ Kẻ Sở. Ngài tận tình chăm lo cho giáo xứ và thực hiện trọn vẹn mọi bổn phận. Ngày 06/12/1840, ở tuổi 84, cha Loan bị bắt. Hai tên thủ kho là Cang và Kiếng, do phạm tội tham ô công quỹ nên bị tù đày, muốn lập công chuộc tội nên đã bắt cha Loan và nộp cho quan tỉnh ở Hà Nội vào ngày 06/12/1840.
Khi bị ép bước qua thánh giá để từ bỏ đạo, Ngài kiên quyết từ chối: "Tôi già như thế này mà còn ham sống sợ chết sao? Làm cha đạo trưởng mà quan bảo bước qua thánh giá thì làm sao được". Khi bị bắt, các giáo hữu đến thăm, Ngài nói: "Được chết vì đức tin là điều tôi mong ước đã lâu, giờ phút này rất mừng vui".
Ngày 05/06/1841, vua Minh Mạng ra lệnh xử trảm cha Loan tại cửa ô Cầu Giấy, nơi các linh mục khác cũng đã bị xử trảm trước đó. Sau khi Ngài tử đạo, giáo hữu ở Kẻ Chuôn, Chân Sơn và Kẻ Sét đã đem thi hài Ngài về an táng.
Ngày 27/5/1900, Giáo hoàng Leo XIII suy tôn cha Luca Vũ Bá Loan lên bậc Chân phước và ngày 19/6/1988, Giáo hoàng Gioan Phaolô II tuyên phong Ngài lên bậc Hiển thánh.