Luciano Berio nació en Oneglia(hoy día llamado Borgo d'Oneglia, un pequeño pueblo a 3 km al norte de la ciudad de Imperia). Recibió sus primeras clases de piano de su padre y su abuelo que eran organistas. Durante la Segunda Guerra Mundial fue reclutado por el ejército, pero en su primer día de servicio fue herido en una mano mientras aprendía a usar la pistola. Después de un tiempo en un hospital militar, escapó y se integró a la lucha en grupos antinazis.
Después de la guerra, Berio estudió en el Conservatorio de Milán con Giulio Cesare Paribeni y Giorgio Federico Ghedini. Abandonó los estudios de piano debido a la herida en su mano y se concentró en la composición. En 1947 se estrenó en público uno de sus primeros trabajos, una suite para piano.
Berio se ganó la vida durante ese tiempo acompañando clases de canto. Así conoció a su primera mujer, la mezzo-soprano estadounidense Cathy Berberian con quien contraería matrimonio en 1950, poco después de graduarse (se divorciaron en 1964). Berio escribió numerosas piezas en las que explotaba la única y versátil voz de su esposa.
En 1951 viajó a los Estados Unidos para estudiar con Luigi Dallapiccola en Tanglewood, quien le despertó interés por el serialismo. Posteriormente acudió a los «Internationale Ferienkurse für Neue Musik» («Cursos Internacionales de Verano de Música Contemporánea») de Darmstadt, donde conoció a Pierre Boulez, Karlheinz Stockhausen, György Ligeti y Mauricio Kagel. Comenzó a interesarse en la música electrónica, fundando con Bruno Maderna, en 1955, el Studio di Fonologia, un estudio de música electrónica en Milán. Invitó a varios compositores significativos a trabajar allí, como Henri Pousseur y John Cage. También creó una publicación sobre música electrónica, Incontri Musicali.
En 1960, Berio volvió a Tanglewood, esta vez como compositor residente, y en 1962, invitado por Darius Milhaud, ingresó como profesor en el Mills College en Oakland, California. En 1965 comenzó a impartir clases en el Juilliard School y allí fundó el Juilliard Ensemble, un grupo dedicado a interpretar música contemporánea. En ese mismo año, Berio se casó por segunda vez, esta vez con la notoria filósofa Susan Oyama (de quien se divorció en 1971). Entre sus estudiantes se encontraban Louis Andriessen, Steve Reich, Luca Francesconi y Phil Lesh (de la banda Grateful Dead).
Durante todo este tiempo, Berio estuvo constantemente componiendo y forjándose su reputación, ganando el Premio Italia en 1966 por Laborintus II. Su labor como compositor quedó consolidada cuando su Sinfonía fue estrenada en 1968.
En 1972, Berio regresó a Italia. Desde 1974 hasta 1980 fue director de la sección de electroacústica del IRCAM en París, y en 1977 contrajo matrimonio por tercera vez, ahora con la . En 1987 creó Tempo Reale en Florencia, un centro con intenciones similares al
En el año 1989 le fue concedido el Premio Ernst Siemens, en 1991 el Premio de la Fundación Wolf de las Artes y en 1994 se convirtió en Distinguido Compositor Residente en la Universidad Harvard, manteniendo este cargo hasta el 2000. En el año 1996 le fue concedido el Praemium Imperiale y, en el año 2000, fue nombrado presidente y superintendente de la Accademia Nazionale di Santa Cecilia de Roma. Continuó componiendo hasta el final de su vida. Luciano Berio falleció en el 2003 en un hospital de Roma.
