Considerata una delle più grandi e importanti attrici del cinema rumeno contemporaneo, Luminița Gheorghiu si laurea nel 1972, all'Istituto di Arti Teatrali e Cinematografiche a Bucarest. Dopo una lunga carriera teatrale, esordisce al cinema nel 1980, con il film Labirintul. Nel 2007 interpreta Gina nel cult rumeno 4 mesi, 3 settimane, 2 giorni. Per questo ruolo viene candidata al Premio Gopo (l'equivalente rumeno dell'Oscar) e diventa famosa a livello internazionale. Nel 2006 è la coprotagonista del film La morte del signor Lazarescu: vince così il Los Angeles Film Critics Association. Continua a farsi conoscere interpretando Minerva Dumitrescu nella serie TV Pariu cu viata, dal 2011 al 2013. Nel 2013 consacra la sua fama: prende parte al film Il caso Kerenes, nel ruolo della protagonista, Cornelia Kerenes. Grazie a questo ruolo, la Gheorghiu vince il prestigioso Orso d'oro al Festival di Berlino e viene candidata al Nastro d'argento. È morta, a causa di un tumore, il 4 luglio 2021, all'età di 71 anni.