Nació en 1902 en Guadalajara, Jalisco donde hizo sus estudios profesionales y se graduó como ingeniero civil y arquitecto en 1925. Tras terminar sus estudios estuvo en Europa durante dos años. De regreso a Guadalajara construyó algunas residencias, varias de las cuales fueron publicadas en revistas de los Estados Unidos, como el Architectural Record, e italianas. En 1936 se trasladó a la ciudad de México.

De 1940 a 1945 dedicó parte de su tiempo a estudios de planificación y a negocios en bienes raíces y adquirió propiedades en la avenida San Jerónimo. En terrenos con gran abundancia de lava volcánica descubrió las posibilidades de realizar bellos jardines en las rocas, lo que despertó en él la ambición de desarrollar ahí una urbanización residencial. Para ello invitó al señor José Alberto Bustamante, conocido hombre de negocios, quién aceptó adquirir en copropiedad una gran extensión del Pedregal de San Ángel.

El arquitecto desarrolló el proyecto total de planificación y urbanismo para la firma Jardines del Pedregal de San Ángel, S.A., que fue el nombre que se dio a esta sociedad. En el mismo fraccionamiento diseñó varios jardines y obras ornamentales, y estableció normas de construcción a fin de crear un ambiente armónico en términos arquitectónicos y evitar destruir la belleza del paisaje. El desarrollo del Pedregal ocupó a Barragán de 1945 hasta 1952, cuando se separó de dicha empresa.

En 1943 adquirió unos terrenos en Tacubaya donde construyó una primera casa (después conocida como “Casa Ortega”) y posteriormente su propia residencia anexa a un taller en 1947, la cual fue declara Patrimonio de la Humanidad por la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) en el 2004, la cual es conocida como “Casa Luis Barragán”.

En 1955 desarrolló para el Banco Internacional Inmobiliario la planificaron completa, con jardinería y obras de ornato, del fraccionamiento residencial Jardines del Bosque, en Guadalajara. Asimismo, proyectó y supervisó los jardines del hotel Pierre Márquez, en Acapulco.

En 1957 fue invitado por la empresa que desarrollo ciudad Satélite para constituir el símbolo de la urbanización, para el cual Barragán, ya con la idea definida de que consistiera en un grupo de elementos verticales de gran proyección publicitaria, invitó al escultor Mathías Goeritz a colaborar en el desarrollo del proyecto.

El mismo año Barragán promovió un fraccionamiento residencial al norponiente de la ciudad de México, Las Arboledas, para el cual hizo el proyecto completo de planificación, incluyendo obras de ornato y la arquitectura de paisaje general. También participó en la creación de otra urbanización, el Club de Golf la Hacienda.

En 1976 el Museo de Arte Moderno de Nueva York presentó la primera exposición sobre su obra y publicó el libro-catálogo de Emilio Ambasz. Esto lanzó a Barragán a la fama internacional. En 1979 proyectó el Faro del Comercio para la ciudad de Monterrey, así como la casa Meyer (cuya autoría, sin embargo, no puede atribuírsele con certeza).

Fue uno de los arquitectos mexicanos más importantes del siglo XX y el único mexicano que ha obtenido un Premio Pritzker (1980).

Falleció 22 de noviembre de 1988 en la ciudad de México.