Ο γεννημένος στις 25 Ιουλίου 1984 στο Γκεσένι της Τσεχίας, ύψους 2,10 σέντερ, έχει συμμετάσχει στις Εθνικές Εφήβων (χάλκινο στο Παγκόσμιο το 2003), Νέων (αργυρό στο Παγκόσμιο το 2015), Ενόπλων (χρυσό το 2009) και Ανδρών.

Ξεκίνησε το μπάσκετ στις υποδομές του ΠΑΟΚ, όπου υπέγραψε και το πρώτο του επαγγελματικό συμβόλαιο και αγωνίστηκε με την φανέλα του στην Α1 Εθνική ως το 2006, σεζόν που αναδείχθηκε 1ος ριμπάουντερ και πιο βελτιωμένος παίκτης στο Ελληνικό πρωτάθλημα, ενώ, παράλληλα, επιλέχθηκε στο νούμερο 57 του NBA Draft από τους Μινεσότα Τίμπεργουλβς.

Στην συνέχεια έφυγε στο εξωτερικό, όπου αγωνίστηκε στη Βίρτους Ρόμα (2006-07) και ως δανεικός στην Βαλένθια (2007). To καλοκαίρι του 2007 επέστρεψε στην Ελλάδα για ν’ αγωνισθεί στον Ολυμπιακό (2007-08), ενώ συνέχισε την επόμενη χρονιά (2008-09) ως δανεικός στο Μαρούσι. Το 2009 επέστρεψε στον Ολυμπιακό, όπου και παρέμεινε για δύο χρόνια (ως το 2011).

Η επόμενη διετία τον βρήκε στη ρωσική Σπαρτάκ Αγίας Πετρούπολης (2011-13), ενώ στα τέλη της σεζόν 2012-2013, πήρε μεταγραφή στη Μπαρτσελόνα, για να τη βοηθήσει στα πλέι-οφ του ισπανικού πρωταθλήματος.

Το 2013 γύρισε και πάλι στην Ελλάδα και αγωνίστηκε για 2 σεζόν στον Παναθηναϊκό (2013-15), κατακτώντας 1 Πρωτάθλημα Ελλάδας (2014) και 2 Κύπελλα Ελλάδας (2014 και 2015). Μάλιστα, στον Τελικό του 2015 αναδείχτηκε MVP του αγώνα, ενώ στο τέλος του πρωταθλήματος το 2015, αναδείχθηκε μέλος της καλύτερης πεντάδας του πρωταθλήματος.

Την επόμενη χρονιά (2015-16) συνέχισε στην ΑΕΚ, όπου κατάφερε να βγει ο Πολυτιμότερος Παίκτης του Α' γύρου στο Πρωτάθλημα καθώς και μέλος της καλύτερης πεντάδας στο τέλος της χρονιάς.

Τον Δεκέμβρη του 2016, υπέγραψε με την κινέζικη Κινγκντάο Ίγκλς, όντας ο πρώτος Έλληνας που αγωνίζεται στο κινέζικο πρωτάθλημα καλαθοσφαίρισης και τον Φεβρουάριο του 2017 επέστρεψε στην ΑΕΚ ως το τέλος της σεζόν, ενώ την επόμενη αγωνιστική χρονιά (2017-18) αγωνίστηκε στη λιθουανική Λιέτουβος Ρίτας.

Κατά την αγωνιστική περίοδο 2018-19 ο Λουκάς Μαυροκεφαλίδης αγωνίστηκε με τον Ιωνικό Νικαίας στην Α2 Εθνική, όπου κατέκτησε τον τίτλο και την άνοδο στη Basket League. Την περίοδο 2019-20 ξεκίνησε στον Ιωνικό Νικαίας και ήταν εντυπωσιακός στον Α' γύρο του πρωταθλήματος της EKO Basket League, καθώς αναδείχθηκε πολυτιμότερος παίκτης για τον μήνα Οκτώβριο, ενώ, παράλληλα, ήταν 1ος σε αξιολόγηση (272), 2ος σκόρερ (236), 2ος σε κερδισμένα φάουλ (74), 2ος σε εύστοχες βολές (63), 4ος σε ποσοστό ευστοχίας στις βολές (84%) και 5ος σε εύστοχα τρίποντα (25).

Η συνέχεια τον έφερε στον Προμηθέα Πατρών, όπου σε επτά ματς είχε 8,86 πόντους ανά αγώνα και 5,6 ριμπάουντ. Μάλιστα με την ομάδα της Πάτρας έφτασε στον τελικό του Κυπέλλου Ελλάδας, ενώ αγωνίστηκε και σε έξι ματς στο Eurocup έχοντας 14 πόντους μέσο όρο και 6,7 ριμπάουντ.

Η συνεργασία του με το Περιστέρι διακόπηκε το Δεκέμβριο 2020.