Родился 21 сентября 1936 года в Москве в семье рабочего-плотника.
В 1958 году окончил Московский институт нефтегазовой и химической промышленности им. И.М.Губкина.
В 1954 году работал в первом студенческом отряде, осваивавшем целину в Казахстане.
С 1958 по 1963 год работал в Научно-исследовательском институте пластических масс в должностях от младшего научного сотрудника до заместителя заведующего лабораторией автоматизации технологических процессов.
С 1964 по 1974 год - начальник отдела Государственного комитета по химии.
С 1974 по 1980 год - директор Опытно-конструкторского бюро по автоматике при Министерстве химической промышленности.
В 1980 году был назначен генеральным директором научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика", в 1986 году - начальником управления по науке и технике Министерства химической промышленности.
С 1977 по 1990 год - депутат Моссовета. Был депутатом Верховного Совета РСФСР XIII созыва (1987-1990).
В 1987 году был назначен первым заместителем председателя Мосгорисполкома. Одновременно стал председателем Московского городского агропромышленного комитета и возглавил городскую комиссию по кооперативной и индивидуальной трудовой деятельности.
В апреле 1990 года стал председателем Мосгорисполкома.
В июне 1991 года на выборах мэра Москвы выступал в связке с Гавриилом Поповым в качестве кандидата в вице-мэры. В июле 1991 года стал председателем правительства Москвы.
24 августа 1991 года был назначен одним из заместителей председателя Комитета по оперативному управлению народным хозяйством СССР. Отвечал за вопросы, относящиеся к агропромышленному комплексу, торговле, внешнеэкономическим связям и социальной сфере. Комитет был расформирован в декабре 1991 при ликвидации СССР.
В июне 1992 года после отставки Гавриила Попова Лужков был назначен мэром Москвы, сохранив за собой пост председателя правительства города.
В сентябре 1993 года безоговорочно поддержал Указ Ельцина о роспуске парламента и в качестве меры давления на депутатов, не желавших покидать Белый дом, распорядился отключить в Белом доме свет и горячую воду, а во всем прилегающем районе - телефоны.
В 1993 году конфликтовал с председателем Госкомимущества РФ Анатолием Чубайсом по вопросам приватизации московской недвижимости. Выступал против продажи акций крупных московских предприятий за ваучеры или на аукционах.
С января 1996 - член Совета Федерации по должности. Входил в состав Комитета по конституционному законодательству и судебно-правовым вопросам.
В 1996 году принял активное участие в кампании по переизбранию Бориса Ельцина президентом на второй срок, соединив с нею свою (заведомо беспроигрышную) кампанию по выборам мэра.
17 июня 1996 года был избран мэром Москвы, получив 88,49% голосов. В июле 1996 года сформировал новое городское правительство, в котором сохранил за собой пост председателя.
Вскоре после заключения в августе 1996 Александром Лебедем хасавюртских соглашений назвал их подписание "несоответствующим интересам России шагом" и "капитуляцией" перед боевиками.
5 декабря 1996 года Совет Федерации по инициативе Лужкова признал Севастополь частью территории Российской Федерации.
В начале сентября 1998 года был включен депутатами Государственной Думы в список кандидатов на пост председателя Правительства РФ.
19 декабря 1998 на учредительном съезде Общероссийской политической организации "Отечество" был единогласно избран лидером организации.
17 февраля 1999 года голосовал против ратификации Договора о дружбе, сотрудничестве и партнерстве между РФ и Украиной.
31 марта 1999 года перешел из Комитета Совета Федерации по конституционному законодательству и судебно-правовым вопросам в Комитет по бюджету, налоговой политике, финансовому, валютному и таможенному регулированию, банковской деятельности.
В августе 1999 года вместе с Евгением Примаковым и губернатором Санкт-Петербурга Владимиром Яковлевым возглавил избирательный блок "Отечество - Вся Россия".
19 декабря 1999 года победил на выборах мэра Москвы, набрав 69,89% голосов.
1 декабря 2001 года на учредительном съезде Всероссийской партии "Единство и Отечество " был избран сопредседателем Высшего совета партии.
В декабре 2002 года в письме, направленном на имя президента России, Лужков предложил реанимировать идею "поворота сибирских рек", отвергнутую ЦК КПСС в 1986 году.
7 декабря 2003 года был избран мэром Москвы и депутатом Государственной Думы по списку партии "Единая Россия".
Автор ряда публицистических книг.
Лауреат Государственных премий СССР и РФ, Награжден орденами Ленина, Трудового Красного Знамени, "За заслуги перед Отечеством" 2-й степени, орденом Почета (2000), медалями.
Женат третьим браком. Сыновья Михаил и Александр от второго брака, дочери - Елена и Ольга от третьего брака.