Отец Корвалана был учителем, мать — крестьянкой. В 1931 Корвалан поступил в педагогическое училище города Чильяна. В 1932 вступил в Коммунистическую партию. По окончании училища проработал по специальности немногим более года и был уволен по политическим мотивам.
Луис Корвалан был лидером чилийских коммунистов с 1958 по 1989 год.
После военного переворота 1973 года во главе с генералом Аугусто Пиночетом, Корвалан был арестован. Во время заключения в 1975 был удостоен Международной Ленинской премии.
В 1976 году Луис Корвалан был обменян на советского диссидента Владимира Буковского, который был осужден на семь лет лишения свободы и пять лет ссылки за антисоветскую агитацию и пропаганду.
После обмена, Корвалан получил в СССР политическое убежище. С 1989 года после падения диктатуры Пиночета проживал в Чили в Сантьяго.