Biografia Luciano Virgilio si è diplomato all’Accademia nazionale d'arte drammatica "Silvio D’Amico" nel 1966 e, nello stesso anno, ha debuttato nella compagnia Fortunato-Fantoni-Brignone, per la regia di Luca Ronconi.
Nel corso della sua lunga carriera artistica ha potuto recitare per alcuni tra i migliori registi teatrali italiani: Luca Ronconi in particolare (con 16 regie), ma anche Franco Enriquez, Giorgio Strehler, Roberto Guicciardini, Mario Missiroli, Orazio Costa, Massimo Castri, in opere di autori greci e latini, Euripide e Seneca, di autori classici, Shakespeare e Goldoni, ma non solo, e di autori contemporanei, Roberto Cavosi, Luigi Squarzina, Dacia Maraini, tra gli altri. Per la televisione è stato interprete di opere in prosa, di sceneggiati, come Le cinque giornate di Milano, Malombra, Anna Karenina, George Sand, di serie TV, come Rossella 2 e La dama velata o di singoli episodi di serie TV: Linda e il brigadiere, Don Matteo, Non uccidere 2.
Poco presente nel mondo cinematografico, Paolo Sorrentino gli ha affidato la parte di Alfredo ne La grande bellezza: «Entro nella stanza e Paolo sta leggendo il mio curriculum. Dice: “Hai fatto poco cinema, come mai?”. Ecco, come mai? E che ne so... se non mi chiamate!».
Vita privata È stato sposato, tra il 1967 e il 1973, con Paola Gassman, con la quale ha avuto una figlia.
Il 29 maggio 2010, dopo anni di convivenza, ha sposato a Udine l'attrice Anna Maria Guarnieri.
Cinema Il numero 10, regia di Silvio Maestranzi (1972) Tu ridi, regia di Paolo e Vittorio Taviani (1998) Il cielo cade, regia di Andrea e Antonio Frazzi (2000) Il terzo leone, regia di Manlio Roseano (2001) 20 sigarette, regia di Aureliano Amadei (2010) La grande bellezza, regia di Paolo Sorrentino (2013) Come un cadavere ad Acapulco, regia di Alessio Pizzicannella – cortometraggio (2014) Come la prima volta, regia di Emanuela Mascherini – cortometraggio (2018)
Televisione La vedova scaltra di Carlo Goldoni, regia di Franco Enriquez, 24 settembre 1968. La nuora di David Herbert Lawrence, regia di Edmo Fenoglio, 9 settembre 1969. La tigre e il cavallo di Robert Bolt, regia di Mario Landi, 30 dicembre 1969. I giusti di Albert Camus, regia di Enrico Colosimo, 1⁰ settembre 1970. Il secondo colpo di Robert Thomas, regia di Guglielmo Morandi, 24 novembre 1970. Le cinque giornate di Milano, regia di Leandro Castellani – miniserie TV, 5 puntate (1970) La rosa bianca, regia di Alberto Negrin – sceneggiato televisivo in due puntate, 4 e 11 febbraio 1971. Oltre il duemila di Inisero Cremaschi, regia di Piero Nelli – miniserie TV, episodio Il computer (1971) Astronave terra di Rina Macrelli, regia di Alberto Negrin – miniserie TV, 2 episodi, 14 e 21 dicembre 1971. Orfeo in Paradiso di Luigi Santucci, regia di Leandro Castellani – miniserie TV, 2 episodi, 28 e 31 dicembre 1971. Ipotesi sulla scomparsa di un fisico atomico, scritto e diretto da Leandro Castellani, 25 aprile 1972. La miliardaria di George Bernard Shaw, regia di Giuliana Berlinguer, 22 dicembre 1972. Lungo il fiume e sull'acqua di Francis Durbridge, regia di Alberto Negrin – miniserie TV, 5 episodi (1973) Il numero dieci di Rina Macrelli, regia di Silvio Maestranzi, 21 aprile 1973. L'intrigo e l'amore di Friedrich Schiller, regia di Enrico Colosimo, 29 giugno 1973. La bottega del caffè di Carlo Goldoni, regia di Edmo Fenoglio, 28 dicembre 1973. Malombra, dal romanzo di Antonio Fogazzaro, regia di Raffaele Meloni – miniserie TV, 4 episodi (1974) Mozart in viaggio verso Praga, dal racconto di Eduard Mörike, regia di Stefano Roncoroni, 28 maggio 1974. Il consigliere imperiale di Lucio Mandarà, regia di Sandro Bolchi, 3 puntate, dal 2 al 16 giugno 1974. Philo Vance, regia di Marco Leto – miniserie TV, episodio La strana morte del signor Benson, in 2 parti, 3 e 7 settembre 1974. Anna Karenina, dal romanzo di Lev Tolstoj, regia di Sandro Bolchi – miniserie TV, 6 episodi (1974) Quaranta giorni di libertà di Luciano Codignola, regia di Leandro Castellani – miniserie TV, 3 episodi (1974) La bufera, dal romanzo di Edoardo Calandra, regia di Edmo Fenoglio, 3 puntate, dall'8 al 22 luglio 1975. Majakovskij, regia di Alberto Negrin – miniserie TV, 2 episodi, 4 e 11 aprile 1976. Chicchignola di Ettore Petrolini, regia di Maurizio Scaparro, 2 settembre 1977. L'agente segreto, dal romanzo di Joseph Conrad, regia di Antonio Calenda, 2 puntate, 1 e 8 gennaio 1978. Re Lear di William Shakespeare, regia di Giorgio Strehler, Piccolo Teatro di Milano, 5 e 6 ottobre 1979. Poco a poco di Francis Durbridge, regia di Alberto Sironi – miniserie TV, 3 episodi (1980) George Sand, regia di Giorgio Albertazzi – miniserie TV, 4 episodi (1981) La tempesta di William Shakespeare, regia di Giorgio Strehler, 14 dicembre 1981. Minnie la candida di Massimo Bontempelli, regia di Carlo Battistoni, 29 gennaio 1982. La bottega del caffè di Carlo Goldoni, regia di Giancarlo Sbragia, 28 ottobre 1983. Neve a Capri, dal romanzo di Paul Paoli, regia di Gianluigi Calderone, 24 gennaio 1985. Il giudice istruttore, regia di Gianluigi Calderone, episodio Un caso di sequestro, 10 maggio 1990. Gli ultimi giorni dell'umanità di Karl Kraus, regia di Luca Ronconi, 23 settembre 1991. Quer pasticciaccio brutto de via Merulana di Carlo Emilio Gadda, regia di Luca Ronconi, 15 marzo 1997. L'avvocato delle donne – serie TV, episodio Barbara, 18 marzo 1997. Linda e il brigadiere – serie TV, episodio 1x02 (1997) Un prete tra noi – serie TV, episodio 2x02 (1999) Lui e lei 2 – serie TV (1999) Le madri, regia di Angelo Longoni, 8 e 9 dicembre 1999. Don Matteo – serie TV, episodio 2x09 (2001) Cuccioli, regia di Paolo Poeti – miniserie TV, 6 episodi (2002) Part Time, regia di Angelo Longoni, 2 episodi (gennaio 2004) Don Matteo– serie TV, episodio 6x04 (2008) Paolo VI - Il papa nella tempesta, regia di Fabrizio Costa – miniserie TV (2008) Est Ovest, testo e regia di Cristina Comencini (2009) Santa Barbara, regia di Carmine Elia – film TV (2012) Rossella 2 – serie TV, 5 episodi (2013) Purché finisca bene, regia di Fabrizio Costa – ciclo film Una villa per due (2014) La dama velata – serie TV, 12 episodi (2015) Maltese - Il romanzo del Commissario, regia di Gianluca Maria Tavarelli – miniserie TV, episodio 1x02 (2017) Non uccidere – serie TV, episodio 2x08 (2017) La porta rossa 2 – serie TV (2019)
Radio Il rumore, radiodramma di Ludwig Harig, regia di Alessandro Brissoni, 10 giugno 1967. La favola di Orfeo, musica di Alfredo Casella, direttore Franco Caracciolo, 18 novembre 1971. Macbett di Eugène Ionesco, regia di Raffaele Meloni, 25 febbraio 1973. L'apprendista segnalatore di Brian Phelan, regia di Edmo Fenoglio, 27 settembre 1973. Ugo Foscolo. La vita e le opere, a cura di Nanni Balestrini, regia di Raffaele Meloni, 9 puntate, dal 20 maggio al 17 giugno 1974. Il coccodrillo, musica di Valentino Bucchi, direttore Andrzej Markowski, 4 luglio 1974.
Teatro Lucrezia?... (Pour Lucrèce) di Jean Giraudoux, regia di Luca Ronconi, Teatro Sant'Erasmo di Milano, 25 novembre 1966. Giovanna d'Arco al rogo, oratorio di Paul Claudel, regia di Luca Ronconi, Teatro Nuovo di Torino, 30 marzo 1967. Il mercante di Venezia di William Shakespeare, regia di Franco Enriquez, Teatro romano di Verona, 8 luglio 1967. Volpone di Ben Jonson, regia di Roberto Guicciardini, Estate Fiesolana (1967) La mandragola di Nicolò Machiavelli, regia di Roberto Guicciardini (1967) La vedova scaltra di Carlo Goldoni, regia di Franco Enriquez, Teatro La Fenice di Venezia, 1⁰ ottobre 1967. Rosencrantz e Guildenstern sono morti di Tom Stoppard, regia di Franco Enriquez, Teatro Metastasio di Prato, 24 gennaio 1968. Le fenicie di Euripide, regia di Franco Enriquez, Teatro greco di Siracusa, 30 maggio 1968. Discorso per la lettera a una professoressa della scuola di Barbiana e la rivolta degli studenti, di Franco Enriquez e Franco Cuomo, regia di Franco Enriquez, Teatro Corso di Mestre, 19 settembre 1968. Le mosche di Jean-Paul Sartre, regia di Franco Enriquez, Teatro Olimpico di Vicenza, 27 settembre 1968. L'ora della fantasia di Anna Bonacci, regia di Davide Montemurri (1972) Chicchignola di Ettore Petrolini, regia di Mario Scaccia (1974) Casina di Plauto, regia di Edmo Fenoglio, Plautus Festival di Sarsina, 2 agosto 1974. Troilo e Cressida di William Shakespeare, regia di Roberto Guicciardini, Teatro delle Arti di Roma (marzo 1976) Vestire gli ignudi di Luigi Pirandello, regia di Mario Missiroli, Teatro Quirino di Roma, 22 febbraio 1977. Re Lear di William Shakespeare, regia di Giorgio Strehler, Piccolo Teatro di Milano, 18 novembre 1977. Timone d'Atene di William Shakespeare, regia di Carlo Rivolta, Teatro Fraschini di Pavia, 20 febbraio 1978. La tempesta di William Shakespeare, regia di Giorgio Strehler, Teatro Lirico di Milano, 28 giugno 1978. L'illusion comique di Pierre Corneille, regia di Walter Pagliaro, Campo San Trovaso di Venezia, 17 luglio 1979. Minnie la candida di Massimo Bontempelli, regia di Carlo Battistoni, Piccolo Teatro di Milano; Teatro Ponchielli di Cremona, 12 febbraio 1980. La bottega del caffè di Carlo Goldoni, regia di Giancarlo Sbragia, Teatro Parioli di Roma (marzo 1982) Ifigenia fra i Tauri di Euripide, regia di Lamberto Puggelli, Teatro greco di Siracusa, 28 maggio 1982. Macbeth di William Shakespeare, regia di Vittorio Gassman, Teatro romano di Verona, 14 luglio 1983. Fedra di Jean Racine, regia di Luca Ronconi, Teatro Metastasio di Prato, 26 aprile 1984. Le due commedie in commedia di Giovan Battista Andreini, regia di Luca Ronconi, Teatro Malibran di Venezia, 18 ottobre 1984. Spettri di Henrik Ibsen, regia di Beppe Navello, Teatro Stabile dell'Aquila (1985) Le false confidenze di Marivaux, regia di Walter Pagliaro, Teatro delle Arti di Roma, 14 novembre 1985. Le madri di Euripide, regia di Giancarlo Sbragia, Teatro greco di Siracusa, 24 maggio 1986. Il mercante di Venezia di William Shakespeare, regia di Orazio Costa, Teatro antico di Taormina, 31 luglio 1986. La serva amorosa di Carlo Goldoni, regia di Luca Ronconi, Teatro Comunale di Gubbio, 5 ottobre 1986. Il gabbiano di Anton Čechov, regia di Massimo Castri, Teatro Metastasio di Prato, 11 marzo 1987. Eunuchus di Publio Terenzio Afro, regia di Melo Freni, Teatro antico di Segesta, 11 luglio 1987. Il Ciclope di Euripide, regia di Giancarlo Sammartano, Teatro antico di Segesta, 12 luglio 1987. Le tre sorelle di Anton Čechov, regia di Luca Ronconi, Teatro Comunale di Gubbio, 29 marzo 1989. La vita offesa. Storia e memoria dei Lager nazisti nel racconto dei sopravvissuti, a cura di Luca Ronconi, Teatro Carignano di Torino, 26 aprile 1990. L'uomo difficile di Hugo von Hofmannsthal, regia di Luca Ronconi, Teatro Faraggiana di Novara, 13 maggio 1990. Gli ultimi giorni dell'umanità di Karl Kraus, regia di Luca Ronconi, Lingotto di Torino, 29 novembre 1990. La pazza di Chaillot di Jean Giraudoux, regia di Luca Ronconi, Teatro Carignano di Torino, 23 gennaio 1991. Tieste di Seneca, regia di Walter Pagliaro, Teatro antico di Segesta (1991) La moglie saggia di Carlo Goldoni, regia di Giuseppe Patroni Griffi, Teatro Morlacchi di Perugia, 21 novembre 1991. L'affare Makropulos di Karel Čapek, regia di Luca Ronconi, Teatro della Corte di Genova, 9 novembre 1993. Il cavaliere e la dama di Carlo Goldoni, regia di Mauro Avogadro, Borgio Verezzi, 14 luglio 1994. Re Lear di William Shakespeare, regia di Luca Ronconi, Teatro Argentina di Roma, 8 febbraio 1995. Io di Labiche, regia di Benno Besson, Teatro della Corte di Genova, 13 marzo 1996. Quer pasticciaccio brutto de via Merulana di Carlo Emilio Gadda, regia di Luca Ronconi, Teatro Argentina di Roma, 20 febbraio 1996. Ruy Blas di Victor Hugo, regia di Luca Ronconi, Teatro Carignano di Torino, 19 aprile 1996. La ragione degli altri di Luigi Pirandello, regia di Massimo Castri, Teatro Comunale di Gubbio, 14 gennaio 1997.