Loukia Loulaki wurde 1992 in Athen, Griechenland, geboren. Als Stipendiatin studierte sie Violoncello am Athener Konservatorium und schloss bereits im Alter von 16 Jahren ihr Cellostudium mit der höchsten Auszeichnung ab — der seit 1915 erstmals wieder an eine Cellistin verliehenen Goldenen Medaille. Zu diesem Zeitpunkt war sie bereits Gewinnerin verschiedener griechischer Musikwettbewerbe.
Von 2007 bis 2009 studierte sie zudem bei Prof. Marianne Chen. Im Juni 2008 wurde ihr im Gedenken an den großen Cellisten Mstislav Rostropowitsch der „Gina Bachauer Preis" verliehen. Gleichzeitig erhielt sie ein Stipendium der „World Harmony Foundation", das im darauffolgenden Jahr (2009/10) nochmals verlängert wurde.
Ab März 2007 studierte sie daraufhin bei Prof. Natalia Gutman an der Scuola di Musica di Fiesole. Im September 2010 wurde sie im Alter von 18 Jahren an der Wiener Musik und Kunst Privatuniversität (MUK) bei Prof. Natalia Gutman in das Masterstudium aufgenommen, das ihr durch ein Stipendium der „Onassis Foundation" finanziert wurde. Dieses Studium beendete sie mit höchster Auszeichnung.
Ihre musikalische Ausbildung vervollständigte sie durch die Teilnahme an Meisterklassen bei Professorinnen, Professoren und Ensembles wie Hatto Beyerle, Wolfgang Emanuel Schmidt, Maria Kliegel, Leonidas Kavakos, Alfred Brendel, Menahem Pressler, dem Diotima Quartett, dem Artis Quartett, Pavel Vernikov und Vida Vujić.
Als Solistin ist Loukia Loulaki mit dem Athener Stadtorchester, dem Stadtorchester von Thessaloniki, dem „Orchester der Farben", der Orquesta Ciudad de Granada, der Jungen Philharmonie Wien, dem Mödlinger Symphonischen Orchester und der Paneuropean Philharmonia aufgetreten. Sie hat zudem Tonaufnahmen mit dem griechischen Rundfunkorchester (ERT) gemacht.
Rezitale und Kammermusikkonzerte führten sie durch ganz Europa, nach China, Japan, Peru und Brasilien — in Konzertsälen wie dem Wiener Musikverein, dem Wiener Konzerthaus, dem Grafenegg Festival, dem Großen Festsaal des Wiener Rathauses, dem Haydnhaus Wien, dem Volkstheater Wien, der Philharmonie de Paris, der Basilika Sant' Alessandro in Florenz, dem „Festival dei Due Mondi di Spoleto", dem Mozarteum in São Paulo, der Casa da Música in Porto, dem Gent Festival sowie dem Festival d'Aix-en-Provence.
Im März 2012 gewann sie das Stipendium der Tzusuki-Stiftung und machte Tonaufnahmen für den ORF im Radio-Kulturhaus Wien.
Als sehr aktive Kammermusikerin trat Loukia Loulaki bereits mit zahlreichen renommierten Musikerinnen und Musikern auf, darunter A. Zhulla (Juilliard Quartet), A. Lenaerts (Solo-Harfe der Wiener Philharmoniker), R. Giannotti (Solo-Fagott der Münchner Philharmoniker), Mario Hossen und Gökhan Aybulus, u. v. a.
Da ihre Konzerttätigkeit als Kammermusikerin mittlerweile den Hauptteil ihrer künstlerischen Arbeit ausmacht, entschied sie sich, ihr Wissen und ihre Expertise in der Kammermusik auch tertiär zu erweitern. 2018 begann sie daher das Kammermusik-Masterstudium an der Universität für Musik und darstellende Kunst Wien (MDW) in der Klasse von Johannes Meissl (Artis Quartett). 2020 erhielt sie nach einer Nominierung durch die Universität das „Sylff-Stipendium" der Tokyo Foundation, und im Oktober 2021 schloss sie ihr Studium mit Auszeichnung ab.
Sie war Gründungsmitglied des „Selini Quartet" (2017–2022). Mit diesem Ensemble war sie seit 2017 bei Auftritten in ganz Europa zu hören und ist unter anderem Preisträgerin des „MDW Great Talent Award" (Österreich 2021), des „Prague Spring International Music Competition" (Tschechien 2021), des „Ysaÿe International Music Competition" (Belgien 2021) und des „Szymanowski International Music Competition" (Polen 2018); zudem gewann sie den „Artis Preis" beim Wettbewerb der Internationalen Sommerakademie der MDW (ISA, Österreich). Von einer Kommission des Österreichischen Außenministeriums wurde das Ensemble für die Jahre 2020–2022 in den Status der Kulturbotschafter Österreichs im Rahmen der NASOM-Reihe ernannt — eine Aufnahme in ein internationales Netzwerk von Kulturforen und Botschaften, in denen das Quartett regelmäßig konzertiert hat.
Das Quartett arbeitete regelmäßig mit Prof. Hatto Beyerle (Alban Berg Quartett) und war zudem Ensemble der ECMA (European Chamber Music Academy).
Seit September 2022 ist Loukia Loulaki Cello-Professorin an der „Amadeus International School Vienna" und der „Amadeus Music and Arts Academy"; seit September 2023 ist sie zudem Cello-Tutorin bei SUPERAR Wien.