Luca Agamennoni (Livorno, 8 de agosto de 1980) es un deportista italiano que compitió en remo.
Participó en cuatro Juegos Olímpicos de Verano, obteniendo dos medallas, bronce en Atenas 2004 (cuatro sin timonel) y plata en Pekín 2008 (cuatro scull), el octavo lugar en Londres 2012 (cuatro sin timonel) y el séptimo en Río de Janeiro 2016 (ocho con timonel).
Ganó cuatro medallas en el Campeonato Mundial de Remo entre los años 2001 y 2010, y una medalla de bronce en el Campeonato Europeo de Remo de 2011.