Luís Guilherme é natural de Aracaju, no nordeste brasileiro e começou a jogar futebol nas escolinhas do Esporte Clube DelRey. Aos 11 anos teve a oportunidade de assinar pelo Vasco da Gama e o Palmeiras, optou pelo "verdão" e fez um percurso brilhante em São Paulo, conquistando vários títulos na formação, antes de se estrear na equipa principal em 2023, numa temporada onde acabou por ser campeão brasileiro.

Internacional jovem pelo Brasil, Luís Guilherme assinou em 2024 pelo West Ham United FC e chegou ao Sporting CP em janeiro de 2026. Com contrato até junho de 2030 e uma cláusula de rescisão de 80 milhões de euros o avançado mostrou-se muito feliz por chegar a um clube gigantesco, como é o caso do Sporting e vincou uma enorme ambição e vontade de evoluir com a camisola verde e branca.