Intellettualmente vivace, dal temperamento irrequieto e girovago(1), nella sua ricerca giunge a ideare vigorose figure, dense di vitalità drammatica, dall’intenso dinamismo scultoreo. Dalle premesse pierfrancescane passa alle tensioni lineari apprese frequentando la bottega del Verrocchio. Guarda attentamente tutte le novità aggiornate della ricerca artistica degli ultimi tre decenni del Quattrocento, in particolare la produzione dei Pollaiolo e di Benedetto da Maiano, con un occhio di riguardo anche verso la pittura fiamminga giunta a Firenze. Lavora accanto a Perugino e a Bartolomeo della Gatta sui ponteggi della Sistina - a quell’esperienza romana partecipano anche Botticelli, Ghirlandaio, Rosselli e Pintoricchio - e a Francesco di Giorgio Martini nella chiesa di Sant’Agostino a Siena. Sollecitato dalle ricerche formali dei colleghi, affina nel tempo un suo stile personale, tanto da essere “studiato” a sua volta da due giganti della generazione successiva: Raffaello(2) e Michelangelo(3). Claire van Cleave sostiene che per capire profondamente i nudi monumentali di Michelangelo è necessario prima «apprezzare le anticipazioni tecniche di Signorelli disegnatore e comprendere quanto sia radicalmente diverso dai suoi contemporanei. I suoi disegni sono sicuri, raramente esitanti, i personaggi hanno volume, comunicano movimento e sono disposti correttamente nello spazio»(4).
La novità delle sue soluzioni formali risiede soprattutto nella rappresentazione del nudo, nella carica di energia e nella tensione dei muscoli, poco comuni per l’epoca, attestando il forte interesse per l’anatomia e insieme una conoscenza diretta delle sculture classiche e delle opere antiche. Lo «spirto pelegrino» di Luca - secondo la definizione di Giovanni Santi, padre di Raffaello - porta a modificare e rifinire spesso i progetti e i disegni preparatori, anche dopo aver iniziato a dipingere. Innumerevoli pentimenti sono stati individuati attraverso gli esami tecnici (radiografie e foto agli infrarossi) delle sue opere, con cambiamenti di personaggi, pose, atteggiamenti e colori(5). Questa inguaribile insoddisfazione gli permette di inventare disposizioni delle figure e tipologie inedite, diventando un riferimento importante per il percorso evolutivo dell’arte: «Porremo fine alla seconda parte di queste vite, terminando in Luca come in quella persona che col fondamento del disegno e degli ignudi particolarmente, e con la grazia della invenzione e disposizione delle storie, aperse alla maggior parte degli artefici la via all’ultima perfezione dell’arte alla quale poi poterono dar cima quelli che seguirono»(6).