Nació en Granada en 1561, a la edad de veinte años ingresó en la Compañía de Jesús y en 1589 recién ordenado sacerdote fue destinado a la Provincia del Perú.
En 1593 es trasladado al Reyno de Chile con la instalación en ese territorio de la Compañía de Jesús. En esos momentos el conflicto entre nativos y españoles estaba en uno de sus momentos más críticos.
Logró convencer al virrey del Perú, el marqués de Monteclaros, de eliminar los «servicios personales» nativos, establecer el río Bío Bío como frontera, y la evangelización por medio de misioneros como táctica para lograr una conquista religiosa. Así, en 1609 fue enviado a España para lograr la autorización del rey para implementar las nuevas normas que en su conjunto se conocería como la «Guerra Defensiva».
Luego de largas deliberaciones, el rey Felipe III aceptó la postura de Luis de Valdivia. Con el plan de «Guerra Defensiva» aprobado y el cargo de Visitador General de Chile, el sacerdote partió de vuelta a Chile en los primeros meses de 1611.
Volvió a España, donde tuvo el cargo de Prefecto de Estudios y Director de la Congregación de sacerdotes del Colegio San Ignacio. Murió en Valladolid el 5 de noviembre de 1642.
Se le considera un gran conocedor de varias lenguas indígenas americanas, lo que le permitió elaborar material doctrinario, entre sus obras:
- «Arte y gramática general de la lengua que corre en todo el Reyno de Chile: con un vocabulario, y confessionario».
- «Confessionario breve en la lengua del Reyno de Chile, provechoso para confessar a los Indios de Chile y otras personas».
- «Sermón en lengua de Chile: de los mysterios de nuestra santa fe catholica, para predicarla a los indios infieles del reyno de Chile, dividido en nueve partes pequeñas, acomodadas a su capacidad».
- «Otras tres gramáticas, con sus respectivos diccionarios de las lenguas huarpe, alenciaca y milcaya».
