Lluís Montoliu nació en Barcelona en 1963. Es licenciado (1986) y doctor (1990) en Biología por la Universidad de Barcelona. Actualmente es investigador científico del CSIC y Vicedirector del Centro Nacional de Biotecnología (CNB), investigador y miembro del Comité de Dirección del Centro de Investigación Biomédica en Red en Enfermedades Raras (CIBER-ER), del ISCIII. Ha sido profesor honorario de la Universidad Autónoma de Madrid durante 20 años (1998-2018), y desde el curso 2021-2022 es profesor honorífico de la Universidad Complutense de Madrid, en la Facultad de Biología. Es el Director del nodo español del Archivo Europeo de Ratones Mutantes (EMMA-Infrafrontier) desde 2007.
En su laboratorio investiga en temas básicos (cómo se organizan los genes en el genoma) y aplicados (modelos animales para el estudio de enfermedades raras humanas, como el albinismo). Ha trabajado durante toda su vida profesional, desde 1986, con organismos modificados genéticamente, realizando su tesis doctoral en genética molecular de plantas, en maíz, y posteriormente sus estudios se han centrado en el ratón, como modelo animal experimental, desde 1989. Ha realizado dos estancias postdoctorales en el Centro Alemán de Investigación sobre el Cáncer en Heidelberg (Alemania, 1991-1995) y en la Universidad Autónoma de Barcelona (1995-96) antes de incorporarse, en 1997, al CNB en Madrid.