L’area era conosciuta e abitata fin dall’epoca etrusca. Il primo documento scritto in cui è menzionata risale all’877. In quel periodo le terre passarono sotto il controllo di diverse famiglie: i Cadolingi, feudatari tra Fucecchio e Colline Pisane, i loro eredi Upezzinghi, insediatisi in Pisa, fino al 1406, quando il territorio dovette arrendersi al dominio fiorentino. In occasione di un fallimentare tentativo di ribellione dei pisani a Firenze, nel 1496 il castello e la cinta muraria del borgo di Santa Luce furono distrutti, come quello della vicina Orciano.

Nel corso della seconda guerra mondiale, Santa Luce fu uno dei comuni toscani designati come luogo di internamento civile per ebrei stranieri. Vi soggiornò per alcuni mesi, dal 23 luglio 1943, una coppia di origine austriaca, i Kammer, che vi giunsero dopo essere stati confinati nei due anni precedenti a soggiorno coatto a Barbarano Romano e quindi al campo di internamento di Ferramonti di Tarsia. Secondo le nuove disposizioni della Repubblica Sociale Italiana i due coniugi furono soggetti ad arresto. Il marito (Karl Kammer) fu condotto a morire ad Auschwitz il 16 maggio 1944, mentre la moglie (Dora Sternhell) sfuggì alla deportazione solo perché nel frattempo deceduta il 9 gennaio 1944.

Lo stemma e il gonfalone del comune sono stati concessi con decreto del presidente della Repubblica del 19 luglio 1986.

Il gonfalone è un drappo trinciato di verde e di bianco.

Il comune ha adottato una bandiera, concessa con D.P.R. del 22 settembre 2014, costituita da un drappo trinciato di verde e di bianco caricato dello stemma comunale.