Kanādiešu vārtsargu 1997.gada draftā ar ceturto numuru izraudzījās Ņujorkas Islanders komanda, kuras sastāvā viņš divus gadus vēlāk debitēja planētā spēcīgākajā līgā.
Pēc vienas sezonas Ņujorkā viņš pārcēlās uz Floridas Panthers, kur spēlēja piecus gadus. Pēc tam viņš septiņarpus gadus spēlēja Vankūveras Canucks līdz 2013./2014.gada sezonas vidū atgriezās Panthers vienībā, kurā nospēlēja vēl piecarpus sezonas. Kopumā viņš NHL aizvadīja 19 sezonas, no kurām 11 bija Panthers kreklā.
NHL regulārajā čempionātā viņš aizvadīja 1044 spēles, kas ir otrs visu laiku labākais rādītājs starp vārtsargiem, kā arī izcīnīja 489 uzvaras, kas dod trešo vietu panākumiem bagātāko ripu ķērāju sarakstā. Luongo karjeras laikā nostāvēja "sausā" 77 dueļos, šajā statistikas rādītājā ieņemot devīto vietu.
No septiņiem vārtsargiem, kuri līgā aizvadījuši vairāk nekā 900 spēļu, Luongo ar 91,9% atvairītajiem metieniem ir pirmajā vietā.
Kanādietim pieder Panthers rekordi aizvadītajās spēlēs kā vārtsargam (572), uzvarās (230), "sausajās" spēlēs (38), atvairītajos metienos (16 068), punktos (13), sezonā aizvadītajās spēlēs un uzvarās kā vārtsargam (75 un divreiz 35), vienā sezonā atvairītajos metienos un "sausajās" spēlēs (2303 un 7).
Luongo piecas reizes piedalījās NHL Visu zvaigžņu spēlē un trīs reizes tika izvirzīts līgas labākā vārtsarga balvai.
Luongo ir divkārtējs olimpiskais čempions un divkārtējs pasaules čempions, kā arī palīdzējis Kanādas izlasei triumfēt Pasaules kausā.