Luu przybył do Stanów Zjednoczonych jako uchodźca w 1975 roku, kiedy rząd Wietnamu Południowego
Spadł. Mieszkała z rodziną w obozach dla uchodźców i motelach, zanim osiadła w Kentucky, gdzie miała krewnych. Ukończyła szkołę średnią jako najlepsza uczennica, a następnie zdobyła stypendium na Uniwersytet Stanforda, uzyskując tytuł licencjata z fizyki w 1984 roku. Praca w Jet Propulsion Laboratory w NASA zainspirowała ją do studiowania astronomii.