Studiował na Uniwersytecie w Rio de Janeiro, a później także w Wielkiej Brytanii w Guildhall School of Music and Drama w Londynie I w The Cardiff International Academy of Voice. Zadebiutował na Amazonas Opera Festival w 2001 roku rolą Tamina w Czarodziejskim flecie, a także wykonując partię Don Ottavia w Don Goviannim Mozarta, Don Ramira z Kopciuszka i Hrabiego Almavivy z Cyrulika sewilskiego Rossiniego. W 2003 roku brazylijscy krytycy okrzyknęli Luciano Botelho jednym z największych talentów w historii kraju, po tym jak wykonał rolę Fadinarda (Il Capello di paglia di Firenze) Nino Roty. W 2007 roku był reprezentantem Brazylii na BBC Cardiff Singer of the World Competition.    

W swoim repertuarze artysta posiada ważne role we włoskich operach.

Artysta wostatnich latach występował także jako Orfeusz w Orfeuszu i Eurydyce Glucka w teatrach operowych São Paulo i Rio de Janeiro, a także jako Hrabia Ory w operze Rossiniego pod tym samym tytułem na francuskiej scenie Angers Nantes Opera. Współpracuje też z English Touring Opera oraz z teatrami operowymi w Stuttgarcie, Mannheim, Leicester, Nancy i Massy. Wystąpił także podczas Holland Park Opera Festival.

Na scenie Teatru Wielkiego – Opery Narodowej w Warszawie Luciano Botelho zadebiutował w kwietniu 2009 roku w roli Gennara w premierze opery Lukrecja Borgia Gaetano Donizettiego, w reżyserii Michała Znanieckiego. Doceniono przyjemny głos tenora, stworzonego do tego typu partii i umiejętność śpiewu w słyszalnym piano. Botehlo stworzył przekonującą postać odnalezionego syna Lukrecji, miotającego się między miłością do matki a nienawiścią do słynnej zbrodniarki. Artyście partnerowała Joanna Woś w roli tytułowej.