S'il est aujourd'hui devenu un acteur reconnu, Luis Guzman n'a pas toujours fait du cinéma. Ce New-yorkais d'origine porto-ricaine a d'abord été travailleur social à Manhattan avant de jouer dans du théâtre de rue et des films indépendants. Il fait une première très courte apparition au cinéma à l'âge de vingt ans dans le drame Short Eyes (1977).
 
Toutefois, sa carrière ne débute réellement qu'à partir de 1983. Cette année-là, il joue un des personnages principaux de Variety, une exploration feminine de l'industrie du porno. A partir de là, il fait plusieurs apparitions dans des séries télé dont Miami Vice. Toute sa carrière, il revient au petit écran. On a ainsi pu le voir dans NYPD Blue ou Oz. Au cinéma, il multiplie les seconds rôles plus ou moins importants sans atteindre de vraie reconnaissance dans un premier temps. On l'aperçoit aussi bien dans Crocodile Dundee II (1988) que Black rain (1989) de Ridley Scott même s'il joue dans bien plus de drames que de comédies.
 
Sa rencontre avec quelques grands réalisateurs va bouleverser sa carrière. C'est d'abord Sidney Lumet qui lui offre un petit rôle dans Family business (1989). Le cinéaste l'emploie à nouveau deux fois dans la décennie qui suit, à chaque fois dans des rôles de policier (Contre Enquète (1990) et L' Avocat du diable (1993)). Ce sont ensuite Brian De Palma, Paul Thomas Anderson et Steven Soderbergh qui lui offrent plusieurs rôles très remarqués. Pour le premier, il joue l'ami d'Al Pacino dans L'Impasse (1993). Pour le deuxième, il campe un patron de club souhaitant devenir acteur porno dans Boogie Nights (1997). Pour le troisième, il est un repris de justice dans Hors d'atteinte (1998) et en policier dans Traffic (2000).
 
Il s'essaie également à des genres assez divers, de l'horreur avec Innocent blood (1992) de John Landis à la comédie romantique avec Mr. Wonderful (1993) d'Anthony Minghella. On l'aperçoit aussi dans des comédies (Welcome to Collinwood, 2002), des thrillers (Bone Collector, 1999) ou des films d'aventure (La Vengeance de Monte Cristo (2002). Luis Guzman a ainsi acquis une forte notoriété même s'il reste confiné à des seconds rôles. En 2002, il collabore une troisième fois avec Paul Thomas Anderson pour Punch-drunk love et joue un gangster dans le thriller Salton sea.