Лука ріс у великій родині посла – серед вісьмох дітей. 1877 закінчив Тернопільську вчительську семінарію.
Учителював – спочатку на Галицькому Поділлі – у селах Струсів та Млиниська (нині села Теребовлянського р-ну Терноп. обл. ), а згодом – його «засилають» у гори, і Лука Гарматій, проучителювавши пару років у Тюдові та Криворівні потрапляє у Розтоки, де перебував лише два роки — з 1898 по 1900 р. Добрий педагог, але перекидали його у найвіддаленіші села за громадську діяльність. Дітям, він як ніхто, прищеплював національну свідомість і любов до рідного краю, що було не до вподоби владі.
З парохом Олексою Волянським Лука Гарматій засновує читальню «Просвіта» у Криворівні, за що його переводять до Розтік. Наперекір старостинському війтові Максимові Данилюкові та москвофілові парохові Кобилянському, із Юрком Калиничем Лука Гарматій засновує читальню «Просвіти» і в Розтоках. За це переводять його на найгіршу посаду на Косівщині – у приполонинське село Голови, де Лука не забарився заснувати товариство «Січ». Саме у Головах просвітитель пробув найдовше – від 1900-го до 1912 років.
Cело Голови багато в чому різниться від інших сіл Карпат. Воно має чимало своїх традицій, заслуг у боротьбі за незалежність України. Ще на рубежі Х1Х – ХХ століття с. Голови було досить ізольоване від світу, а тому зберегло патріархальний уклад життя. Михайло Ломацький, посилаючись на Станіслава Вінценза, підкреслював «… що це єдине гуцульське село, яке заховало свій первобутній образ і архаїчні звичаї, патріархальне життя та багату буйну традицію. Всяка так звана «культура» не мала сюди приступу… Подібного села не знайти й у цілій Європі. Цьому в значній мірі сприяли природні ландшафти та важкодоступність: адже його територія пересікається глибокими долинами та багаточисельними вершинами і хребтами. Прибувши на педагогічну роботу в с. Голови в 1900 р. Лука Гарматій ознайомився з особливостями цього села.
У першому томі львівського «Учителя» від 1925 року, в річницю смерті Луки Гарматія пишеться про нього: « За організацію «Просвіти» у Розтоках переводять його на найгіршу посаду на Косівщині – до Голов. При кінці 1903 р. Лука Гарматій засновує в Головах товариство «Січ». 1905 р. закладає читальню «Просвіти»у Чорній Річці (присілку Голов) і організовує крамницю при читальні. Лука Гарматій навіть допомагає у вивозі волів на віденський ринок, сам їздить у тій справі до Відня.
За його стараннєм замінено громадське урядування з польського на українське. У хаті війта читав людям три томи Костомарова («Богдан Хмельницький»). Зорганізував на Різдво «січових» колядників та допоміг відновити закриту «Січ». А крім цього, ще й давав притулок Володимирови Гнатюкови, Михайлови Гнатюкови, Михайлови Коцюбинському, Олександрови Олесеви, Михайлови Грушевському і всім, хто жадав вивчити « життє гуцула у кожній хвилі з перепонами або симпатіями всіх сил «того світу», котрі за кождою ростинкою, камінчиком, коликом, у воді. в лісі, на дорозі, на царинці, в хаті, при злій і добрій нагоді життя родинного і господарської роботи зорким оком стежить за його поведенням».
Лука Гарматій був невтомним збирачем фольклору. Вивчав весільні, похоронні та інші обряди, записував з розповідей оповідання, перекази, повіря тощо. Його працю високо цінували Володимир Гнатюк, Володимир Шухевич. Значна кількість фольклорних записів була надрукована в «Гуцульщині» В. Шухевича та «Колядках і щедрівках» В. Гнатюка. Своєю подвижницькою працею збирача скарбів народних Лука Гарматій допоміг не лише В. Шухевичу, а й доклав зусиль до матеріалів М. Коцюбинського, В. Гнатюка, О. Олеся. У численних Гнатюкових дослідженнях І легендах, у « Тінях забутих предків», у циклі поезій «На зелених горах», написаних Олесем 1912 року, живе невтомна душа цього дивного подвижника, що кару приймав як дарунки долі…
Приятелював з І. Франком, М. Коцюбинським, допомагав їм знайомитися з місцевими звичаями та обрядами.
Лука Гарматій вивчав матеріальну культуру Гуцульщини. Захоплювався творами народних умільців. Збирав художні, металеві й деревяні вироби.
Найцінніші колекції Гарматій передав Етнографічному музеєві НТШ. Зібрані предмети перебувають у музеях Санкт-Петербурга та Праги (Чехія). У с. Голови є музейна кімната, експозиції якої розповідають про першого вчителя села Голови та його видатних сучасників — І. Франка, М. Коцюбинського, В. Гнатюка.
В 1912 переїхав до с. Могильниця Теребовлянського пов. (нині с. Стара Могильниця і с. Нова Могильниця Теребовлянського р-ну Терноп. обл. ). На початку Першої світової війни працював у школах Австрії, Моравії (нині в складі Чехії). 1920 вернувся в с. Могильниця.
Помер в Могильниці в 1924 р. , де і похований.