Luis Callejo realizó una buena parte de su carrera en el teatro, sin embargo, incursionó con mucho éxito en la pantalla chica y grande. Es conocido internacionalmente gracias al éxito de El Barco, serie de ciencia ficción española que se mantuvo al aire de 2011 a 2013; Callejo participó a lo largo de las tres temporadas como uno de los personajes principales junto al actor Mario Casas, que previamente apareció en 3 metros sobre el cielo, película que se convirtió en un fenómeno mundial. En cine ha participado en producciones como Che: guerrilla (2007), El club de los suicidas (2017), Cien años de perdón (2016), El hombre de las mil caras (2016), Es por tu bien (2017), entre otras. Callejo ha sido nominado en múltiples ocasiones a los Premios Goya, la primera vez en 2005, por su actuación en Princesas, y la segunda en el 2016 por Tarde para la ira. En el 2019 vuelve a ser nominado, esta vez por su participación en Intemperie, al Goya en la categoría de Mejor actor.