S-a nascut la 4 octombrie 1949, in orasul chilian Ovalle, situat la peste 300 km nord de capitala Santiago, si a crescut in cartierul San Miguel din Santiago. Fiu al unui activist al Partidului Comunist si proprietar de restaurant si al unei infirmiere de origine mapuche (un popor indigen din regiunea central-sudica a Chile si din sud-vestul Argentinei), Luis Sepulveda si a studiat la Institutul National, unde a inceput sa scrie sub influenta unui profesor de istorie.

In anul 1964 s-a alaturat Tineretului Comunist din Chile, din care a fost expulzat in 1968. Un an mai tarziu a publicat primul sau volum, Cronicas de Pedro Nadie; pentru acesta a castigat premiul Casa de las Americas, precum si o bursa de cinci ani la Universitatea Lomonosov din Moscova. Cu toate acestea, a ramas doar cinci luni in capitala sovietica, deoarece a fost exmatriculat de la universitate pentru "atac la morala proletara". Dupa incheierea studiilor secundare s-a inscris la Scoala de Teatru a Universitatii din Chile, devenind si regizor. Ani mai tarziu, a absolvit Stiintele Comunicarii la Universitatea din Heidelberg, Germania.

La varsta de douazeci si patru de ani se alatura UIP (Unitatea Populara, miscarea ce reuneste stanga chiliana) cand regimul Pinochet, care l-a acuzat de conspiratie, l-a arestat, l-a judecat pentru tradare de tara si l-a aruncat in inchisoare timp de douazeci si opt de ani, la Temuco, la fel ca multi opozanti politici. A fost insa eliberat dupa doi ani si jumatate, gratie sprijinului Amnesty International, si apoi exilat. Din Argentina, unde se refugiase, a calatorit prin America Latina, incepand cu Ecuador.

Sub egida UNESCO, a studiet impactul colonizarii din secolul al XIX-lea asupra lor, condusa de guvernul ecuadorian cu scopul de a oferi teren arabil taranilor expulzati de pe pamanturile lor pentru a permite crearea de mari proprietati, ca parte a procesului de modernizare.. Aceasta experienta a dat nastere romanelor Un viejo que leía novelas de amor (1989, Batranul care citea povesti de dragoste), primul dintr-o serie de bestselleruri mondiale, Mundo del fin del mundo (Lumea de la capatul lumii), Nombre de torero (Numele unui toreador) si Historia de una gaviota y del gato que le enseno a volar (1996, Povestea unei pescaruse si a motanului care a invatat-o sa zboare).

In anul 1979 s-a alaturat randurilor sandiniste in Brigada Internationala Simon Bolivar, care lupta impotriva dictaturii lui Anastácio Somoza. Dupa victoria revolutiei sandiniste, a lucrat ca reporter. In anul 1982 s-a mutat la Hamburg, unde a locuit pana in 1996. Acolo a lucrat ca jurnalist, dar acest lucru nu l-a impiedicat sa se intoarca frecvent in America de Sud si sa calatoreasca in Africa. In 1997 s-a stabilit in Gijon (Spania), impreuna cu sotia sa, poeta Carmen Yanez. In acest oras a fondat si a condus Targul de carte ibero-american, conceput pentru a promova intalnirea scriitorilor, editorilor si librarilor din America Latina cu omologii lor europeni.

Luis Sepulveda a vandut peste 18 milioane de exemplare in intreaga lume, iar operele sale au fost traduse in peste 60 de limbi. La 29 februarie 2020 a fost diagnosticat cu Covid-19; cazul lui ar fi fost primul de infectie din Asturias, si a fost internat la Spitalul Universitar Central din Asturias, unde a murit la 16 aprilie. Lucrarile sale au fost traduse in 35 de limbi si se bucura de renume international.

Opera: Cronicas de Pedro Nadie (1969); Los miedos, las vidas, las muertes y otras alucinaciones (1986); Diario de un killer sentimental seguido de Yacare (1998, Jurnalul unui killer sentimental. Yacare); Mundo del fin del mundo (1989, Lumea de la capatul lumii); Un viejo que leía novelas de amor (1989, Batranul care citea povesti de dragoste); Nombre de torero (1994, Numele unui toreador); Historia de una gaviota y del gato que le enseno a volar (1996, Povestea unei pescaruse si a motanului care a invatat-o sa zboare); La frontera extraviada (1994, Frontiera pierduta); Hot line (2002); La locura de Pinochet y otros artículos (2002); Los peores cuentos de los hermanos Grim (with Mario Delgado Aparaín, 2004); Los peores cuentos de los hermanos Grim (cu Mario Delgado Aparain, 2004); La sombra de lo que fuimos (2009).