Народився 23 липня 1987 року в місті Піндамоньянгаба. Вихованець футбольної школи клубу «Корінтіанс Алагоано». Дорослу футбольну кар'єру розпочав 2007 року в основній команді того ж клубу, в якій провів один сезон, взявши участь у 21 матчі чемпіонату. Того ж року недовго на правах оренди захищав кольори КРБ.
Своєю грою привернув увагу представників тренерського штабу клубу «Гоффенгайм 1899», до складу якого приєднався на правах оренди 31 серпня2007 року. 1 квітня2008 року підписав з клубом повноцінний контракт до літа 2011 року. Загалом відіграв за гоффенгаймський клуб чотири сезони своєї ігрової кар'єри. Більшість часу, проведеного у складі «Гоффенгайма», був основним гравцем команди.
1 січня2011 року приєднався до складу «Баварії», яка заплатила за гравця понад 15 млн євро. У складі нової команди виграв ряд національних трофеїв, а також Лігу чемпіонів. За два з половиною сезони відіграв за мюнхенський клуб 64 матчі в національному чемпіонаті.
З липня 2017 є гравцем французького «Марселя», до якого перейшов за 10 млн євро. У клубі провів два сезони: в першому був лідером півзахисту, показував високу якість гри та досяг з клубом фіналу Ліги Європи; в другому тренер Руді Гарсія вимушено ставив Луїса Густаву то на позицію центрального захисника, то опорного захисника, а команда показувала значно менш впевнену гру[1].
2 вересня 2019 перейшов до турецького «Фенербахче» за 6 мільйонів євро, де провів наступні три сезони.
10 серпня2011 року дебютував в офіційних матчах у складі національної збірної Бразилії в товариській грі проти збірної Німеччини, яка завершилась поразкою латиноамериканців з рахунком 2-3.
