Mesmo antes de formada, Luiza já começou a trabalhar. Durante entrevista realizada em 18 de abril de 2013, a jornalista conta que primeiro passou pela rádio Jovem Pan e, em seguida, firmou-se nos veículos impressos. Ela trabalhou durante um ano no jornal Folha da Tarde, ocasião em que se ocupou em escrever sobre a campanha presidencial de 1989, depois na revista Veja, onde ficou como repórter de 1990 a 1991.

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Em seguida, foi para a sucursal do jornal O Globo, em São Paulo, entre os anos de 1991 e 1993, onde se empenhou em cobrir o caso Collor e o suposto esquema de corrupção do Palácio do Planalto, e, finalmente, passou a trabalhar como editora e repórter para a revista IstoÉ, onde permaneceu de 1995 até janeiro de 2012. Atualmente, Luiza Villaméa escreve reportagens especiais para a revista Brasileiros.