Né le 20 avril 1957, Lluis Homar suit ses études à l’Université de Barcelone. Sa carrière de comédien débute sur les planches en 1974, puis il entre dans la troupe du Teatro Escorpio l’année suivante. Avec d’autres acteurs, il fonde en 1976 la Société Coopérative du Teatre Lliure. Il y travaillera pendant plusieurs années et en sera le directeur de 1992 à 1998.

Vers la fin des années 1970, il commence une carrière d’acteur en participant à différentes séries télévisées et plusieurs téléfilms espagnols. Il débute au cinéma en 1982, en décrochant l’un des rôles principaux du film La Plaça del Diamant de Francisco Betriú. Maintenant son travail en Espagne, il tient un véritable équilibre entre théâtre, cinéma et télévision jusqu’au début des années 2000. Lluis Homar croisera par trois fois le parcours du réalisateur et scénariste Mario Camus et deux fois celui de Ventura Pons.

Ce n’est qu’en 2004 que sa notoriété devient internationale grâce à Pedro Almodóvar qui le dirige dans La Mauvaise éducation. Il retrouvera le cinéaste cinq ans plus tard dans Les Étreintes brisées, interprétant un écrivain aveugle, aux côtés de Penélope Cruz. Ses premiers pas en dehors du cinéma espagnol se font en 2007, sous la direction de Gerry Lively dans Protection rapprochée et de la française Isabelle Doval pour Un Château en Espagne, dans lequel il joue le père du jeune Martin Jobert.

De retour en Espagne avec Caótica Ana, l'acteur tient de nouveau le rôle du père, celui de l'actrice Bebe Rebolledo. Mis en scène en 2007 par le réalisateur du troublant Lucia et le sexe, Julio Médem, le film sort en France en 2010.