Luciano Pavarotti az észak-olaszországi Modena városában született egy viszonylag szegény családban, Fernando Pavarotti pékmester és Adele Venturi gyermekeként. Azenével hamar kapcsolatba került, ugyanis az édesapja amatőrtenorként énekelt a modenai kórusban. Az apa bár pékként dolgozott, rajongott az operáért így a kis Luciano a korszak ünnepelt tenoristáinakhanglemezein nőtt fel, így példáulEnrico Caruso lemezeit hallgatta. Emellett nagy hatással volt ráGiuseppe Di Stefano és a hollywoodi filmek révén népszerűvé vált tenorista ésszínész,Mario Lanza.
Apja hatására kezdett el kórusokban énekelni – a templomi kórusban és a helyi operakórusban is –, de közben kénytelen volt tanítóként, majd később biztosítási ügynökként dolgozni. 19 éves korától kezdve képezte a hangját énektanároknál,Arrigo Pola, majd későbbEttore Campogalliani voltak a mesterei. Végül hat kemény év után, 1961-ben debütáltReggio Emilia városában, aholPucciniBohémélet című operájában, Rodolfo szerepét énekelte.Pavarotti hangja lírai tenor volt, emiatt elsősorbanBellini ésDonizetti operáinak tenor főszerepei feküdtek legjobban a hangjának.
Az1972-es Metropolitan-beli előadás után lett világhírű, ahol DonizettiAz ezred lánya című operájában, Tonio áriájában („Ah! Mes amis") egymás után kilenc magas „c"-t énekelt ki. Emiatt a nézők 17 alkalommal tapsolták vissza a színpadra.
A világhír tévés szereplések és rangos koncertmeghívások sorával járt, és Pavarotti ekkor már egyike volt a legismertebb operaénekeseknek.
Egymás után debütálhatott a világ leghíresebb operaházaiban: 1973-ban apárizsiOpéra Garnier-ben és a chicagói Lyric operában.
Amikor 1977-ben elindították a Közvetítések a Metropolitanből címűtelevíziós sorozatot, ő volt az első művek főszereplője.
Az első Grammy-díjait is ebben az időszakban kapta, és ezeket még számos más elismerés követte később.
A nyolcvanas években, 1981-ben Philadelphiában versenyt indított fiatal tehetségek számára, és a győztesekkel együtt lépett fel a gálaműsorban. Ő énekelte az1990-es olaszországi labdarúgó világbajnokság hivatalos dalát, PucciniNessun Dorma című dalát. Még ugyanebben az évben állt össze aHárom TenorPlácido Domingo,José Carreras és Pavarotti részvételével. Később a futball világbajnokságon is együtt énekeltekLos Angelesben, Párizsban ésJapánJokohama városában.
Pavarotti nagyszabású szabadtéri koncerteket is adott, mivel szándékában állt, hogy a legszebb áriákból és a legnépszerűbb dalokból összeállított műsorával azokhoz is szólhasson, akik amúgy nem tudnak, vagy nem akarnak operaházakba járni. 1991-ben 150 ezres hallgatóság előtt lépett fel a londoniHyde Parkban, két évvel később pedig félmilliónál is többen hallgatták a New York-iCentral Parkban, de énekelt azEiffel-torony lábánál is, 300 ezer néző előtt.
Luciano Pavarotti 2006. február 10-én lépett utoljára közönség elé, Puccinitől a Nessun Dormát adta elő a2006-os torinói téli olimpiai játékok megnyitó ünnepségén. 2007. szeptember 6-án hajnalban, egy hónappal 72. születésnapja előtthasnyálmirigyrákban hunyt el.
A Három Tenor mellett fellépett több könnyűzenei produkcióban is, jótékonysági céllal közös felvételt készítettMiss Sarajevo címmel aU2 együttessel. 2003-as Ti Adoro című lemezén többek között a legendás rockgitárossal, Jeff Beckkel is dolgozott együtt. Fellépett aQueen emlékkoncertjén, aholBrian Mayjel közösen aToo Much Love Will Kill You című Queen-dalt adták elő. Jótékonysági célból fellépettJon Bon Jovival is, akivel aLet It Rain című számot adta elő, majd több mint 30 gyermekénekes vokállal élőben a Viva Forever című dalt aSpice Girlsszel.
Nagyon fontosnak tartotta a jótékonykodást, több jótékonysági koncerten vett részt világszerte és a boszniai háborút követően, boszniai művészek számára létrehozta a Pavarotti Music CentertMostarban. 1994-ben hozták létre a Pavarotti és Barátai elnevezésű jótékonysági alapítványt, amelynek célja akoncertekből és a lemezeladásokból származó bevételekkel a hátrányos helyzetű gyermekeket támogatása. Az alapítvány sikeresnek bizonyult: sok pénzt sikerült eljuttatni a rászorulóknak többek közt a boszniai ésiraki árváknak vagy akár az angolai iskolaépítési programot is meg lehet említeni.