Бунюэль появился на свет 22 февраля 1900 года в испанском Арагоне. Луис был в четырехмесячном возрасте, когда его родители перебрались в Сарагосу. В местной школе его обучали иезуиты, и догматическое обучение вкупе с жестокими правилами навсегда отвратили его от католицизма. Неприятие религии приведет к тому, что после выхода фильма «Виридиана» Луис будет отлучен от церкви.
В 1917 году Луис начинает учебу в университете Мадрида, где в его интересы входят агрономия и естественная история. Именно в Мадриде состоялось знакомство Луиса с Федерико Гарсией Лоркой и Сальвадором Дали, немедля превратившееся в крепкую дружбу. Закончив обучение в 1924, Бунюэль уже в следующем году прибывает в Париж. Увлеченного кинематографом Луиса привлекает киношкола Жана Эпштейна, и вскоре Бунюэль уже пишет рецензии на фильмы и статьи. Бунюэль говорил, что интерес к кинематографу проснулся в нем после просмотра снятого Фрицом Лангом фильма «Усталая смерть».
С 1928 года начинается его работа с киноклубом Мадрида, где он читает лекции и проводит демонстрации фильмов. А уже в 1929 году Луис, вместе со своим другом Сальвадором Дали, снимает фильм «Андалузский пес». Что любопытно, деньги на съемку фильма дала Луису его мать. На премьеру картины продолжительностью всего 19 минут пришли такие значимые персоны, как Жан Кокто и Пикассо. Сам Луис пришел на премьеру, запасшись камнями в карманах на случай, если придется отбиваться от разъяренной публики.
Выход фильма принес Дали и Бунюэлю внимание со стороны сюрреалистов, в том числе возглавлявшего это движение Андре Бретона, и вскоре они были приняты в его группу. Внимание к фильму, во многом спровоцированное скандалом, привело к тому, что уже в ноябре 1929 года виконт Шарль де Ноай дает друзьям деньги на съемки сиквела «Андалузского пса». Получившийся фильм «Золотой век» нельзя назвать прямым продолжением «Андалузского пса», но все же заказчик был доволен, да и сама картина исповедовала те же ценности непоследовательного, следующего логике сновидения повествования. Вопрос о том, насколько велико было участие в этом фильме Дали, беспокоит искусствоведов до сих пор. Сам Луис позднее заявлял, что фильм является полностью его творением.
С началом гражданской войны в Испании Луис был отправлен в Париж, где занимался созданием фильмов о борьбе республиканцев. С этой же целью он отправился в Голливуд, где уже был несколько лет назад и снова убедился в том, что это место ему не по нраву и не оправдывает его ожиданий. Победа Франко и начало Второй мировой войны вынудили Бунюэля остаться в США. Здесь он работает в Музее современного искусства, но в 1943 году теряет должность. Сам он уверял, что произошло то из-за опубликованной тогда книги Дали, в которой он описал Луиса как марксиста и безбожника, что Америка в те времена стерпеть не могла.
Случайно оказавшись после этого в Мексике, по пути в Париж, Бунюэль обнаружил здесь многих сбежавших от Франко испанцев и остался в этой стране на многие годы. Здесь он снимает один фильм за другим, не менее одного в год. В 1950-х он снимает фильмы на революционную тематику, среди которых самым известным является «Атмосфера накаляется в Эль Пао».
В 1963 году Луис знакомится с продюсером Сержем Зильберманом, и с этого времени начинается новый парижский период режиссера. Он снимает «Дневник горничной» по роману Октава Мирбо, а в 1966 году появляется на экранах одна из самых известных его работ - «Дневная красавица» с Катрин Денев в главной роли. Эта картина, довольно нетипичная для Денев, снимавшейся по большей части в романтических мелодрамах, рассказывает о скучающей жене преуспевающего мужа, в поисках необычных ощущений и развлечений она становится проституткой. Для самого Луиса этот фильм стал возвращением к сюрреалистическим корням. В нем сплавляются воедино сновидения, мечтания, грезы и действительность. Снятая в реалистичной манере, «Дневная красавица» оставляет после себя послевкусие только что пережитого приятного сновидения, одного из таких, о которых не принято рассказывать мужьям или женам.
Именно общение с Зильберманом дало сюжет для самого известного фильма Бунюэля -«Скромного обаяния буржуазии», в котором воспроизводится ощущение бесконечного сна, пробуждения внутри сновидения, со свойственной кошмару навязчивостью, не позволяющей персонажам достичь их цели и просто пообедать. Признанный классикой кинематографа, фильм получил «Оскара» в 1976 году, но Луис на церемонию не явился. Вместо него статуэтку получал Серж Зильберман.
Умер Бунюэль 29 июля 1983 года от цирроза печени, еще при жизни заслужив признание как зрителей, так и коллег, в том числе таких знаменитых, как Хичкок, который открыто признавал Луиса величайшим режиссером в мире.
