Né à Venise en 1924, Luigi Nono étudie le droit à l’Université de Padoue. Au Conservatoire Benedetto-Marcello de Venise, où il est auditeur libre, Gian Francesco Malipiero l’initie aux musiciens et théoriciens de la Renaissance, mais aussi à l’école de Vienne et à l’oeuvre de Bartók. Nono rencontre alors Bruno Maderna, puis approfondit en 1948 sa connaissance des oeuvres de Dallapiccola avec le chef d'orchestre Hermann Scherchen, qui lui ouvre les portes de son Studio expérimental de Gravesano en 1954. En 1950, il fait la connaissance d'Edgar Varèse et de Karl Amadeus Hartmann, à Darmstadt, puis se lie avec Karlheinz Stockhausen.

Il s’inscrit au Parti Communiste Italien en 1952. Il épouse Nuria Schoenberg en 1955. Il enseigne à la Dartington Summerschool of Music, à l'université de Helsinki, et prononce à Darmstadt, en 1959, la conférence « Présence historique dans la musique d’aujourd’hui », rédigée avec la collaboration de son élève Helmut Lachenmann, qui provoque de vives réactions.

Les années 1960 sont jalonnées par des recherches au Studio de phonologie de Milan et marquées par un intense engagement politique : Nono voyage en Europe de l’Est et en Amérique du Sud, où il rencontre les principales figures des mouvements communistes et révolutionnaires ; avec le musicologue Luigi Pestalozza, il organise dans les usines italiennes concerts et débats. En outre, son intérêt pour le théâtre se manifeste dans ses collaborations avec Josef Svoboda (Intolleranza 1960), Erwin Piscator (Die Ermittlung), le Living Theater (A floresta é jovem e cheja de vida), Youri Lioubimov (Al gran sole carico d’amore)…

Après une période de crise, Nono entreprend, à la fin des années 1970, un dialogue avec Massimo Cacciari et des expérimentations au Studio de Freiburg, qui aboutissent en 1984 à la création de Prometeo. Tragedia dell’ascolto. Responsable de la revue Laboratorio musica, Nono voyage encore (Groenland, Espagne, Japon…) et réside un temps à Berlin, à l’invitation du DAAD. En 1987, il est à Paris pour le cycle de ses oeuvres au Festival d’Automne. Il meurt à Venise en 1990.