Ông sinh tại xã Thiệu Cơ, huyện Hạ Hòa, tỉnh Phú Thọ nhưng quê gốc lại ở quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng, là con trai nhà viết kịch Lưu Quang Thuận và bà Vũ Thị Khánh, và tuổi thơ sống tại Phú Thọ cùng cha mẹ. Khi hoà bình lập lại (1954) gia đình ông chuyển về sống tại Hà Nội. Thiên hướng và năng khiếu nghệ thuật của ông đã sớm bộc lộ từ nhỏ và vùng quê trung du Bắc Bộ đó đã in dấu trong các sáng tác của ông sau này.

Từ 1965 đến 1970 ông nhập ngũ, phục vụ trong Quân chủng Phòng không-Không quân. Đây là thời kỳ thơ Lưu Quang Vũ bắt đầu nở rộ.

Từ 1970 đến 1978: xuất ngũ và làm đủ mọi nghề để mưu sinh, làm ở Xưởng Cao su Đường sắt do Tạ Đình Đề làm Giám đốc, làm hợp đồng cho nhà xuất bản Giải phóng, chấm công trong một đội cầu đường, vẽ pa-nô, áp-phích,...

Từ 1978 đến 1988: Lưu Quang Vũ làm biên tập viên Tạp chí Sân khấu, bắt đầu sáng tác kịch nói với vở kịch đầu tay Sống mãi tuổi 17 viết lại theo kịch bản của Vũ Duy Kỳ.

Tai nạn và qua đời

Giữa lúc tài năng đang vào độ chín, Lưu Quang Vũ qua đời trong một tai nạn ô tô trên quốc lộ số 5 tại Hải Dương, cùng với người bạn đời là nhà thơ Xuân Quỳnh và con trai Lưu Quỳnh Thơ.

Theo lời kể của họa sĩ Doãn Châu, người đã đi cùng ông trên chuyến xe cuối cùng, thì vụ tai nạn được tóm tắt như sau[1]:

"Chiều 29/8, chiếc xe chở hai gia đình về Hà Nội. Dọc đường đến cầu Lai Vu, xe đỗ, mấy phụ nữ xuống mua một rổ ổi. Lúc đó Mí và Vinh ngồi chơi cờ phía băng ghế bên phải. Ông Châu và Lưu Quang Vũ kẻ nằm người ngồi dưới sàn xe còn Xuân Quỳnh và bà Bích Thu ngồi phía băng ghế đối diện. Xe qua cầu Phú Lương, đi trên đường vừa hẹp vừa xuống dốc. Trước mặt có chiếc xe Kamaz đang đi chầm chậm. Đường dốc nên xe nào qua đây cũng phải thận trọng.

Bất chợt, có hai phụ nữ đội nón đèo nhau trên xe đạp, lao từ đê xuống đường, cắt qua mặt xe Kamaz, chiếc xe này phanh khựng lại. Người lái chiếc xe com-măng-ca đang bám sau định đánh tay lái vượt lên. Và chỉ trong tích tắc ấy, một chiếc xe ben phía sau đã mất phanh đâm sầm vào đuôi chiếc com-măng-ca, đẩy xe này vào gầm xe Kamaz phía trước.

Cả gia đình Lưu Quang Vũ ngồi phía bên phải bị văng xuống đường. Ông Châu xác nhận đó là khoảng 14h40 phút ngày 29/8/1988 (trước đây nhiều nguồn tin nói là 15h30 phút).

Sau khi ông mất, đã có nhiều dư luận xung quanh vụ tai nạn này. Có tin cho rằng ông bị ám sát bằng cách gây tai nạn ô tô.[2].