Nació en Flor del Monte, municipio de Ovejas en Sucre el 14 de junio de 1984. Luna estudió biología en la Universidad de Sucre e hizo un doctorado en Ciencias Biomédicas con énfasis en Microbiología, Inmunología y Bioquímica de la Universidad de Tennessee, en Estados Unidos. 

Trabajó como asistente de investigación en el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Lousiana entre agosto del 2011 y mayo del 2015, en el departamento de microbiología, inmunología y parasitología. 

En el año 2016, cuando terminó su doctorado, se quedó trabajando en la Universidad de Tennessee como investigador postdoctoral en el Centro de Ciencias de la Salud de esa universidad. Su área de investigación se centró en enfermedades infecciosas, parasitología y micología (estudio de los hongos). En esta última área dedicó su tesis doctoral en ese mismo año. 

En febrero del 2019 regresó a Colombia y empezó a trabajar como Gestor de Ciencia y Tecnología del recién creado Ministerio de Ciencias, un cargo directivo en esta cartera del gobierno de Iván Duque. 

Sin embargo, en marzo del 2021 este nombramiento fue cuestionado, primero, por la Oficina de Control Interno del MinCiencia y después por la Dirección de Talento Humano. Según estas entidades, Luna no cumplía con el requisito de 36 meses de experiencia profesional relacionada al cargo, necesaria para ser Gestor de Ciencia y Tecnología. 

Aunque Luna aseguró que trabajó 25 meses en el Centro de Ciencia de la Universidad de Tennessee, no presentó documentos que lo confirmaran con las firmas de las autoridades consulares y las labores que realizó en estos meses de trabajo.  

Por esa razón, el MinCiencia le pidió que renunciara, a lo que Luna se negó. Por eso, el 23 de junio de 2021, el Ministerio demandó su nombramiento ante el Consejo de Estado. Esta demanda quedó radicada en la sección segunda, pero no ha avanzado desde el 2021.

Una semana después de su posesión como presidente, el 14 de agosto de 2022, Gustavo Petro designó a Luna como ministro de Ciencia, “Arturo Luna lideró agenda en uso sostenible para la transición hacia una economía baja en carbono y basada en capital natural” dijo el presidente a través de su cuenta de Twitter.

En abril de 2023 Petro pidió la renuncia de ocho miembros de su gabinete y fue reemplazado como ministro de Ciencia por Yesenia Olaya.