Luis Sepúlveda est né le 4 octobre 1949 à Ovalle, dans le nord du Chili. Il est issu d’une famille modeste. Sa mère Irma Calfucura était infirmière et son père, José était secrétaire d’un général en exercice. Il passe son enfance à Santiago du Chili. C’est un enfant très tranquille et sérieux mais il est arrogant et a tendance à dire des bêtises. Il aime seulement lire et écrire. Il trouve les jeux enfantins ennuyeux. Son père l’inscrit dans un lycée commercial pour étudier la comptabilité mais il a de mauvais résultats. Il étudie aussi les lettres et va souvent à la bibliothèque Nationale. C’est sa grand-mère qui l’inspire en lui contant des histoires tous les soirs.
Il milite très jeune au sein des Jeunesses communiste. Étudiant, il est emprisonné en 1979 sous le régime de Pinochet.
Des deux ans et demi d'incarcération qui suivirent, il garde une douleur que vient adoucir le souvenir de « la grande solidarité » dont faisaient preuve les prisonniers. « J'ai beaucoup appris à Temuco, la prison où l'on enfermait les opposants politiques. Il y avait là-bas près de trois cents professeurs d'université, incarcérés eux aussi, qui nous faisaient partager leur savoir ».
Libéré contre huit ans d'exil en Suède, grâce à l'intervention d’Amnistie Internationale, le jeune homme descend de l'avion à Buenos Aires et entreprend de sillonner le continent. Ce voyage clandestin, jamais vraiment interrompu par la suite, le détache un peu de la « vision unidimensionnelle de l'histoire » professée par l'extrême gauche d'alors. Pas assez, cependant, pour le dégoûter de la lutte, dans un coin du monde où fleurissent les dictatures. Il s'en va donc au Nicaragua, prêter main-forte aux sandinistes dans les rangs de la brigade Simon-Bolivar, mais en revient « déçu qu'une belle révolution ait fini en enfer à cause des infirmités de toujours : le dogmatisme, l'uniformisation et le manque de générosité créative ».(extrait d'un article de Raphaëlle Rerolle, Le Monde, 2 janvier 1998).
Il séjourne dans divers pays d'Amérique du Sud (Équateur, Pérou, Colombie, Nicaragua). En 1978, il passe un an chez les Indiens Shuars dans le cadre d'un programme de recherche de l'UNESCO.
Il part ensuite pour Europe et s'installe en 1982 à Hambourg où il passe 14 ans.« Les raisons pour lesquelles Luis Sepúlveda, est venu se fixer à Hambourg sont plutôt diverses. Parmi elles un goût prononcé pour les romantiques allemands, l'envie de lire Marx et Engels dans le texte, un long séjour en prison qui lui a laissé des loisirs pour apprendre les langues étrangères, ou tout simplement le fait que c'est la section allemande d'Amnesty International qui a réussi à le faire sortir des geôles de Pinochet. Sans elle, il y serait encore puisque, après le putsch de 1973, Sepúlveda a été condamné à vingt-huit ans de prison, peine commuée au bout de deux ans et demi en huit ans d'exil. Sepúlveda passe d'abord quelques années en Équateur où il fonde, à Quito, une troupe de théâtre dans le cadre de l'Alliance française, puis au Nicaragua où il s'engage dans la brigade internationale Simon Bolivar, avant de venir s'établir en Europe. » (extrait d'un article de Gérard Meudal, Libération,1er mars1993)
En 1996, il s'installe dans les Asturies (au nord de l'Espagne) à Gijón à cause de la « tradition de lutte politique instaurée par les mineurs, du sens de la fraternité qui y règne ». Il a fondé et il anime le Salon du livre ibéro-américain de Gijón destiné à promouvoir la rencontre entre les auteurs, les éditeurs et les libraires latino-américains et leurs homologues européens.
Au talent d'écrivain s'ajoutent ses engagements politiques contre les séquelles laissées en Amérique du Sud par les dictatures militaires, en faveur de l'écologie militante, des peuples premiers. Il milite aussi contre le racisme et la xénophobie en Europe. Il écrit des chroniques régulières dans El País en Espagne et dans divers journaux italiens.
Luis Sepúlveda est marié. Sa seconde femme se nomme Margarita Seven avec laquelle il a eu trois enfants. À l’heure actuelle, il vit à Gijón en Espagne.