Лучано Паваротти родился на окраине города Модена на севере Италии в семье Фернандо Паваротти — пекаря и певца, и Адель Вентури — рабочей на фабрике по производству сигар. Несмотря на то, что семья имела мало денег, певец всегда отзывался с любовью о своём детстве. Четверо членов семьи жили в двухкомнатном жилище. Вторая мировая война вынудила семью уйти из города в 1943 году. В течение последующего года они снимали одну комнату на ферме в соседней деревне, где Паваротти заинтересовался фермерством.

Ранние музыкальные пристрастия Паваротти заключались в записях его отца, большинство из которых включали популярных теноров тех времен — Беньямино Джильи, Джованни Мартинелли, Тито Скипа и Энрико Карузо. Когда Лучано было около девяти лет, он начал петь со своим отцом в небольшом местном церковном хоре. Также в период молодости он провел несколько уроков с профессором Донди и его женой, однако не придавал им большого значения.

После окончания школы Schola Magistrale Паваротти столкнулся с необходимостью выбора профессии. Увлекаясь футболом, он подумывал о спорте, хотел быть вратарём, но мать убедила его стать учителем. Впоследствии он преподавал в начальной школе два года, но в конце концов интерес к музыке взял верх. Осознавая весь риск, отец с неохотой согласился содержать Лучано до 30 лет, после которых, если ему не повезёт с карьерой певца, он будет зарабатывать себе на пропитание сам, теми способами, которыми сможет.

Паваротти начал серьёзное обучение в 1954 году в возрасте 19 лет с тенором Арриго Пола в Модене, который, зная о бедности семьи, предложил давать уроки без оплаты. Занимаясь с этим педагогом, Паваротти узнал, что у него абсолютный слух. Примерно в это время Паваротти познакомился с Адуа Верони, которая также была оперной певицей. Лучано и Адуа поженились в 1961 году. Когда через два с половиной года Пола уехал в Японию, Паваротти стал учеником Эттори Кампогаллиани, который также учил подругу детства Паваротти, в дальнейшем также успешную певицу, сопрано Миреллу Френи. Во время обучения Паваротти работал сначала учителем в начальной школе, затем страховым агентом.

Первые шесть лет обучения не привели ни к чему большему, чем нескольким бесплатным сольным концертам в маленьких городах. Когда на голосовых связках образовалось утолщение (складка), что вызвало «ужасный» концерт в Ферраре, Паваротти решил завязать с пением. Однако впоследствии утолщение не только исчезло, но, как певец говорил в своей автобиографии, «всё, что я выучил, пришло вместе с моим натуральным голосом, чтобы сделать звук таким, какого я так тяжело добивался».

Творческая карьера Паваротти началась в 1961 с победы на Международном конкурсе вокалистов. В том же году он дебютировал в Театре Реджио Эмилия, исполнив партию Рудольфа в «Богеме» Дж. Пуччини. Эту же партию он исполнил в 1963 году в Венской опере и лондонском «Ковент-Гардене».

Дебют Паваротти в Америке состоялся в оперном театре Майами в феврале 1965 года, когда он спел Эдгара в «Лючии ди Ламмермур» Гаэтано Доницетти вместе с Сазерленд. Тенор, который должен был петь в тот вечер, заболел и не имел дублёра. Так как Сазерленд была с ним в туре, она рекомендовала молодого Паваротти, хорошо знакомого с ролью.

В последующие годы он пел в «Ковент-Гарден» партии Эльвино в «Сомнамбуле» Беллини, Альфреда в «Травиате» Верди, Герцога Мантуанского в вердиевском «Риголетто». Партия Тонио в опере «Дочь полка» Доницетти, спетая в 1966 году, принесла Паваротти международную известность. После этого его стали называть «королем верхнего до». В том же году Паваротти дебютировал в миланском «Ла Скала», где исполнил партию Тибальда в «Капулетти и Монтекки» Беллини. Со временем певец стал обращаться к драматическим ролям: Каварадосси в «Тоске» Пуччини, Риккардо в «Бале-маскараде», Манрико в «Трубадуре», Радамес в «Аиде» Верди, Калаф в «Турандот».

С 1971 года Паваротти регулярно выступал на фестивале «Арена ди Верона», участвовал в концертах. Гастролировал с «Ла Скала» в Москве (1974). Среди записей партии в десяти операх Верди, пяти операх Пуччини; партии Канио в «Паяцах» (дирижёр Риккардо Мути, Philips), Энцо в одной из наиболее удачных записей «Джоконды» Понкьелли (дирижёр Бруно Бартолетти, Philips) и другие.

В начале 80-х Паваротти основывает международный конкурс молодых исполнителей (англ. The Pavarotti International Voice Competition). С победителями первого конкурса 1982 г. он исполнил отдельные фрагменты «Богемы» и «Любовного напитка». Второй конкурс состоялся в 1986 г. и и с его победителями Паваротти тоже исполняет отдельные фрагменты «Богемы» и «Бал-маскарада» (итал. «Un ballo in maschera»). На празднование 25-летия своей карьеры Паваротти приглашает победителей этого конкурса в Италию, где они исполняли «Богему», в его родном городе Модене, а также в Генуе. Этот тур был продолжен в столице Китая — Пекине, где Паваротти впервые выступил перед 10000-ной аудиторией, подарив слушателям все знаменитые «До» второй октавы, а публика, в свою очередь, аплодировала стоя. С победителями третьего конкурса 1989 года он исполняет «Любовный напиток» и «Бал-маскарад». Победители пятого конкурса сопровождали певца на его гастролях в Филадельфии 1997 г.

В середине 80-х Паваротти возвращается к сотрудничеству с Венской государственной оперой и Ла Скала. В Вене Паваротти исполняет Рудольфо из «Богемы» дуэтом с Миррелой Френи в роли Мими; Неморино — в «Любовном напитке»; Радамеса в «Аиде»; Рудольфо в «Луизе Миллер» ; Густаво в «Бал-маскараде»; в последний раз Паваротти выступает в Венской опере в 1996 году в «Андреа Шенье» (фр. «Andrea Chénier»).

В 1985 г. на сцене Ла Скала Паваротти, Мария Кьяра (итал. Maria Chiara) и Лука Ронкони (итал. Luca Ronconi), под руководством Маазеля исполнили «Аиду». Ария «Celeste Aida» в его исполнении была встречена двухминутными овациями. 24 февраля 1988 Германия, Берлин Паваротти устанавливает новый рекорд Книги Гиннесса: в Дойче Опера после исполнения «Любовного напитка» по просьбе зрителей занавес поднимали 165 раз. В этот год тенор снова поет в «Богеме» с Миррелой Френи в доме Оперы Сан-Франциско. В 1992 году Паваротти в последний раз появляется на сцене Ла Скала в новой постановке «Дона Карло» Франко Зефирелли. Это выступление было негативно оценено критиками и частью зрителей, после чего Паваротти в Ла Скала больше не выступал.

Новую волну мировой славы Паваротти принесло исполнение арии «Nessun Dorma» из оперы Джакомо Пуччини «Турандот» в 1990 году. Компания ВВС сделала её темой своих трансляций Чемпионата мира по футболу в Италии. Эта ария стала такой же популярной, как поп-хит, и стала визитной картой исполнителя. Во время финала чемпионата «Три тенора» исполнили арию «Nessun Dorma» на территории древних бань Каракаллы в Риме, и копий этой записи было продано больше, чем копий какой-либо другой мелодии за всю историю музыки, что также зафиксировано в Книге рекордов Гинесса. Так Паваротти вынес оперу на улицу к людям. Он сольно выступил в лондонском Гайд-парке, где собрал 150-тысячную аудиторию; в июне 1993 в Центральном парке Нью-Йорка великого тенора собралось послушать более 500 тыс. человек, и более миллиона зрителей смотрели трансляцию по телевидению. В сентябре того же года состоялся открытый концерт на Марсовом поле в Париже для более, чем 300 тысяч слушателей. По традиции концерты «трех теноров» также состоялись и на следующих чемпионатах мира по футболу в Лос -Анжелесе и 1994 года, в Париже — 1998 и Йокогаме — 2002.

Одновременно с популярностью в профессиональных кругах шоу-бизнеса росла слава Паваротти как «Короля отмен». Будучи непостоянной артистической натурой, Лучано Паваротти мог отменить свое выступление в последний момент, причиняя тем самым значительные убытки концерт-холлам и домам оперы.

В 1998 году Паваротти был награждён премией «Легенда Грэмми», которой награждали всего 15 раз с момента основания (1990 г.).

Лучано Паваротти был одним из самых популярных у публики и признаваемых критикой оперных теноров XX столетия.

На свои сольные концерты Паваротти собирал сотни тысяч слушателей. На одном из выступлений в нью-йоркском «Метрополитен Опера» зрители настолько были покорены красотой голоса певца, что занавес пришлось поднимать 165 раз. Этот случай был занесен в Книгу рекордов Гиннесса. 500 тысяч зрителей слушали его концерт в Центральном парке Нью-Йорка — такую аудиторию не собирал ни один из популярных исполнителей. С 1992 года Паваротти участвовал в благотворительных концертах «Паваротти и друзья». Благотворительный проект получил колоссальную известность благодаря участию рок-музыкантов Брайана Мэя и Роджера Тэйлора (Queen), Стинга, Элтона Джона, Боно и Эджа (U2), Эрика Клептона, Джона Бон Джови, Брайана Адамса, Селин Дион группы Cranberries, известных итальянских исполнителей, которые вместе с Паваротти и оркестром пели свои лучшие песни. Работать в этом проекте почитали за честь многие поп- и рок-музыканты. Альбомы, записанные проектом «Паваротти и друзья», стали сенсацией на рынке популярной музыки.