Su padre fue el científico José María Goytisolo Taltavull y su madre Julia Gay, quien murió víctima de un bombardeo sobre Barcelona en 1938 durante la guerra civil española.

Al igual que sus dos hermanos mayores escritores, José Agustín y Juan, Luis inició los estudios de Derecho en Barcelona, en 1953, pero abandonó la carrera para dedicarse a la actividad política y a la literatura.

A ella le había dedicado su novela Antagonía[4]​ Ha colaborado en periódicos como El País, ABC y Diario 16.

En 1999 creó, con Elvira Huelbes,[5]​ la "Editorial Goytisolo", dedicada a publicar libros que tuvieran relación con su familia.

Dicha fundación celebra anualmente simposios sobre narrativa hispánica contemporánea, que convocan a conferenciantes del mundo de las letras y la universidad de España y el extranjero.

Le siguen nuevos títulos como "La paradoja del ave migratoria" (1987) y "Estatua con palomas" (1992, Premio Nacional de Narrativa).