Nació en Cali¸ Colombia, 1949. Realizó estudios de cine en California en la UCLA, USA. Su actividad en cine se ha notado no sólo como director sino como cine clubista, cofundador de la revista "Ojo al Cine"¸ profesor de universidades, crítico y cronista para varias publicaciones como Ojo al Cine, Arcadia, el Malpensante, Número, entre otras.
Director de talleres de video documental y editor de libros. Director de los largometrajes Pura Sangre (1982) y Soplo de Vida (1999).
Ha realizado una decena de cortometrajes¸ entre ellos Acto de fe (1970)¸ Agarrando pueblo (en codirección con Carlos Mayolo¸ 1978) y En busca de María (en codirección con Jorge Nieto¸ 1985).
Ha dirigido más de treinta documentales entre ellos Andrés Caicedo: unos pocos buenos amigos (1986)¸ Al pie¸ al pelo y a la carrera (1991)¸ Nuestra Película (1993)¸ Capítulo 66 (en codirección con Raúl Ruiz¸ 1994).
Editor de largometrajes Carne de tu carne (1983) y La Mansión de Araucaima (1986) de Carlos Mayolo y de varios cortometrajes.
Sus films han obtenido premios en los festivales internacionales de Oberhausen, Toulouse, Bilbao, Sitges, Huesca, La Habana, Cartagena y Bogotá. Recientemente estreno la serie documental De la ilusión al desconcierto, una historia del cine colombiano para Patrimonio Fílmico y el Fondo para el desarrollo Cinematográfico.
Con su documental Tigre de papel, Luis Ospina gana Premio Nacional de Documental 2007. Ese mismo año la Universidad del Valle le confiere el Grado Honoris Causa en Periodismo y Comunicación Social.
En 2010 el Ministerio de Cultura le otorga el Premio Toda una vida dedicada al cine y el Festival InVitro Visual reconoce su aporte al cine colombiano con el Premio Santa Lucía.
Autor del libro Palabras al viento, mis sobras completas (2007), recopilación de sus escritos de cine, y de los cuadernillos Andrés Caicedo: cartas de un cinéfilo (2007). En 2010 se publica la antología crítica Oiga/Vea: sonidos e imagenes de Luis Ospina. En 2012 es curador de la exposición Andrés Caicedo: morir y dejar obra (2012).
Sus películas han obtenido premios en los más prestigiosos festivales internacionales y se han realizado numerosas retrospectivas de sus obras. Desde 2009 es director artístico del Festival Internacional de Cine de Cali. En 2015 concluye su último documental, Todo comenzó por el fin. Luis Ospina está considerado un referente del audiovisual y del cine de no ficción contemporáneo.