Его жена происходила из императорского рода Палеологов. Сам он так же был из знатного рода, представители которого известны и значительно позднее (в частности — Макарий Нотарас, р.1731). Лука Нотарас — грек по национальности.
Выполнял важные дипломатические поручения Иоанна VIII и Константина XI, некоторое время возглавлял правительство. Одновременно вел дела с итальянскими компаниями, хранил деньги в итальянских банках, был гражданином Венеции и Генуи. При этом был противником церковной унии с Римом. Сам он сказал: «Лучше увидеть среди города царствующую турецкую чалму, чем латинскую шляпу». Хотя его политика носила двойственный характер, это не нравилось многим его современникам, в частности — другу и секретарю императора Константина историку Георгию Франдзису.
Принимал участие во многих отражениях штурмов. В конце осады мегадука командовал отрядом около 100 византийцев и нескольких латинян, защищая однин из ключевых участков обороны города — Морскую стену. Турки смогли захватить башню Керко и прорваться, из-за чего Лука был обвинен в измене, но сумел оправдаться перед императором.
После взятия города, во время всеобщего мятежа, султан Мехмед II сделал его губернатором, затем казнил вместе с родственниками. Причиной этого стал отказ Нотары выдать своего сына начальнику евнухов.
