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Il 7 agosto 2014 il Cagliari acquista Luca Ceppitelli dal Parma a titolo definitivo.
il 31 agosto fa il suo esordio in Serie A, nella partita pareggiata per 1-1 sul campo del Sassuolo. Nella sua prima stagione in maglia rossoblù, conclusasi con la retrocessione in Serie B, totalizza 27 presenze tra campionato e coppa nazionale.
Il 25 agosto 2015 viene sottoposto a un intervento chirurgico per un’ernia inguinale che l impedì di giocare alcune partite infatti l ‘operazione lo tenne lontano dal campo di gioco fino all’ottobre successivo, quando fa il suo esordio stagionale in Cagliari–Cesena che finì (3-1) per la squadra isolana , gara valida per la settima giornata del campionato cadetto italiano.
Il 2 novembre va in rete per la prima volta con la casacca rossoblù, nel posticipo di serie B contro il Vicenza (2-0). Con 26 presenze e un gol contribuisce al ritorno del Cagliari in Serie A, vincendo il campionato cadetto.
Il 4 novembre 2017 segna il suo primo gol in Serie A in occasione di Cagliari-Verona (2-1)[10]. Nel finale di stagione mette a segno altre 2 decisive reti per la salvezza dei sardi: alla 34ª in uno degli scontri diretti contro l’Udinese ed alla 38ª e ultima giornata contro l’Atalanta (in realtà poi ininfluente, vista la contemporanea sconfitta del Crotone a Napoli).
Il 15 settembre 2019, nella partita Parma-Cagliari (1-3), realizza la sua prima doppietta in Serie A
Luca Ceppitelli rinnova con il Cagliari: firmato un accordo che legherà il difensore ai colori rossoblù sino al 30 giugno 2022 con opzione per la stagione successiva. Dal suo arrivo nell’isola, datato agosto 2014, ha sinora totalizzato 163 gare e nove reti.
Dopo un avvio penalizzato dagli infortuni Ceppitelli è diventato uno dei punti di forza della difesa a tre di Semplici. La scorsa stagione diciannove presenze per il difensore del Cagliari
