Veloz e versátil, o meio-campista Luis Guilherme chegou ao Palmeiras em 2017 e foi campeão por todas as categorias de base do clube antes de ser integrado ao elenco profissional. O atleta pode atuar tanto centralizado quanto pelas pontas do campo, destacando-se pelos gestos técnicos apurados com a perna esquerda. Mesmo com a pouca idade, ele já soma convocações para a Seleção Brasileira Sub-20, tendo sido o camisa 10 na caminhada do título do Sul-Americano da categoria em fevereiro de 2023.

Luis Guilherme estreou na vitória por 4 a 2 sobre o Tombense-MG, pela Copa do Brasil de 2023, e tem recebido cada vez mais oportunidades no elenco comandado pelo técnico Abel Ferreira. Pela base do Verdão, faturou a Copa São Paulo de Futebol Júnior duas vezes (2022 e 2023), o Campeonato Brasileiro Sub-17 (2022), a Copa do Brasil Sub-17 (2022), o Campeonato Paulista Sub-17 (2022), o Campeonato Paulista Sub-15 (2019 e 2021), o Campeonato Paulista Sub-13 (2018) e o Campeonato Paulista Sub-11 (2017).