Luis Prieto jest wychowankiem Athletic Bilbao. Tam występował w drużynach młodzieżowych, a w 1997 roku trafił do klubu CD Baskonia, będącego drugim zespołem rezerw Athletic Bilbao. Przez rok występował w Tercera División, a w 1998 roku trafił na wypożyczenie do Barakaldo CF, występującego w Segunda Division B. Po roku wrócił do Bilbao i grał w rezerwach z tego samego szczebla ligowego. Nie przebił się jednak do pierwszej drużyny i w 2000 roku ponownie wypożyczono go, tym razem do drugoligowego SD Eibar. Tam występował w pierwszym składzie przez 2 lata i na tyle ukształtował się piłkarsko, że w 2002 roku wrócił do pierwszej drużyny Athletic Club.

W Primera Division Luis Prieto zadebiutował 1 września w przegranych 2:4 derbach Kraju Basków z Realem Sociedad. Od czasu debiutu minęło jednak 5 miesięcy nim rozegrał kolejne spotkanie w pierwszym zespole - wrócił tym samym do zespołu na mecz RSSS. Z Athletic zajął 7. miejsce w lidze. W sezonie 2003/04 był zawodnikiem wyjściowej jedenastki i wspomógł zespół w walce o 5. miejsce, gwarantowane startem w Pucharze UEFA. W sezonie 2004/05 zadebiutował w europejskich pucharach, a w 2005/06 w sierpniowym meczu z Sociedadem (3:0) zdobył swojego pierwszego gola na pierwszoligowych boiskach. Łącznie w całym sezonie zaliczył cztery trafienia, w sezonie 2006/2007 - dwa. Na koniec sezonu utrzymał się z Bilbao w lidze.