Lucho Barrios nació el 22 de abril de 1935, en el Callao, Perú, aunque vivió allí sólo hasta los 9 años, edad a la que se traslada a los Barrios Altos. Mantuvo una relación por un tiempo con la cantautora Zenobia Cáceres Sánchez. con la que tuvo dos hijos: Luis y Armando Barrios Cáceres. Tuvo una hija con la cantante ecuatoriana Mary Arauz, Angélica María Barrios Arauz, y tuvo una hija con la ex gerente general de Radio San Isidro Elsa Espejo, llamada Milagros Barrios Espejo.
En la década de 1950, aun siendo aficionado, Lucho Barrios participó en un concurso denominado "Escalera del triunfo" que se realizaba en los teatros de Lima, quedando finalista. Luego formó el trío "Los Incas", que tuvo una corta existencia.
Grabó discos sencillos con el sello disquero Smith. Fue Edith Barr quien lo ayudó a dar el gran salto internacional, al llevarlo a Radio Callao, donde conocería a Julio Jaramillo, quien quedó asombrado por su calidad vocal, y lo invitó a cantar al Ecuador. En 1957 ingresa a la Escuela Nacional de Ópera, donde se preparó hasta los 19 años, estudiando junto a Alejandro Vivanco, cuñado de Yma Sumac.