Luis-Mariano était le fils d'un mécanicien. Sa famille se réfugia en France au moment de la guerre civile espagnole. Le jeune Luis, attiré par le dessin, entre à l'école des beaux-arts de Bordeaux. De plus, il aime chanter. Reçu au concours d'entrée du conservatoire de Bordeaux, il est remarqué par Jeannine Micheau, qui s'aperçoit qu'on lui fait travailler des rôles trop lourds pour lui. La cantatrice lui fait connaître Miguel Fontecha, dont les leçons lui seront bénéfiques.
Luis Mariano affronte la scène du Palais de Chaillot en décembre 1943, dans le rôle d'Ernesto de Don Pascual (au coté de Vina Bovy et Gilbert Maurin). En attendant le résultat d'une audition à l'opéra comique, il chante dans des spectacles de variété à la radio. Il commence à être connu.
Il fait la connaissance de Francis Lopez et Raymond Vincy. Il crée leur première opérette La belle de Cadix, qui devait décider de sa carrière (24 décembre 1945 au théâtre du Casino Montparnasse). Prévue pour quelques dizaines de représentations, la belle de Cadix devait tenir l'affiche pendant deux ans.
La popularité de Luis-Mariano grandit rapidement . Pendant une dizaine d'années, il domine le monde de la chanson et de l'opérette. La point culminant de sa carrière peut se situer en 1951-1952, années du Chanteur de Mexico et du film Violettes Impériales. Au théâtre, il triomphe dans Andalousie (1947), Le Chanteur de Mexico (1951) et Chevalier du Ciel (1955).
Pour le cinéma, de 1945 à 1958, Mariano tourne une vingtaine de films. Son immense talent dans le chant lui permet de se produire aux quatre coins du monde: USA, Amérique du Sud. En 1957 et 1959, il accompagne la caravane du cirque Pinder sur les routes de France, puis il se produit à l'Olympia.
Les années 1958-1960 marquent un certain tournant dans la carrière de Mariano. Les yéyés envahissent les ondes et les écrans de télévision. Et Mariano a toujours autant de succès sur les théâtres d'opérettes : la Canción del Amor mío (Madrid, 1958) le Secret de Marco Polo (1959), et surtout le Prince de Madrid (1967), sont de véritables succès. Mais au bout d'un certain temps, il ne tourne plus et ses incursions dans le chant se font rares.
Signalons toutefois une tournée triomphale en Roumanie (1966), et l'enregistrement d'un disque de chansons espagnoles et d'un disque de chansons napolitaines. En province, il faisait des reprises très remarquées du Chanteur de Mexico et de La belle de Cadix (pour le vingtième anniversaire de cette création).
En décembre 1969, il assure la création de la Caravelle d'Or au théâtre du Châtelet, mais ayant contracté une maladie, il doit abandonner son rôle au bout de quelques mois. Il meurt terrassé par cette même maladie, le 14 juillet 1970, à Paris.
