Hijo de un ferroviario, Julio Le Parc ingresó a la Escuela de Bellas Artes de Buenos Aires a los quince años, para luego abandonarla en 1947 y retomarla en 1955; finalmente se graduó en la Escuela Superior. Con una vida agitada y errante, fue aprendiz de curtiembre, metalúrgico, portero de teatro y actor. Desde temprano se vio interesado por el movimiento Arte Concreto-Invención y por el espacialismo de Lucio Fontana. Marxista, participó también del movimiento estudiantil, en el cual conoció a su esposa Martha, también artista, y llegó a presidir el Centro de Estudiantes de Artes Plásticas. En 1957 participó de la IV Bienal de São Paulo.
En 1958 recibió una beca de estudios por parte del gobierno francés y se estableció en París, donde trabajó durante algún tiempo con Vasarely. Allí se relacionó con artistas argentinos y europeos que, en 1960, fundaron con él el Group de Recherche d’Art Visuel (GRAV), un movimiento vinculado al arte comprometido y colectivo, que indagaba sobre temas tales como autoría y creatividad. En 1963, el grupo realizó diversas manifestaciones bajo el título L ’ Instabilité.
También cercano al grupo Nueva Tendencia, Le Parc elaboró un arte experimental basado en el uso de dispositivos luminosos en los cuales el espectador tiene una participación activa (como en la obra Formas en contorsión, de 1966). En 1963 fue premiado en la Bienal de París y un año más tarde ganó el Premio Internacional Di Tella, en Buenos Aires. En 1966 conquistó el Gran Premio de Pintura en la Bienal de Venecia y expuso en la Howard Wise Gallery, de Nueva York, y en la Galerie Denise René, en París. Al año siguiente participó de la IX Bienal de São Paulo, de la exposición Luz y Movimiento, en el Museo de Arte Moderno de París, y recibió la Orden de Caballero de las Artes de Francia.
Antiperonista en la Argentina, después de participar de las protestas estudiantiles parisienses de mayo de 1968, fue expulsado de Francia, lo que provocó que un movimiento de intelectuales y artistas exigieran su regreso. Al año siguiente participó del boicot a la X Bienal de São Paulo, en señal de protesta contra la dictadura militar brasileña. En 1960 retomó la pintura sobre tela, trabajando con una gama estricta de catorce colores. En 1972 tuvo lugar la primera retrospectiva de su obra en Düsseldorf, Alemania.
A partir de 1974, el artista elaboró una serie de trabajos pictóricos sobre superficies que incluían diferentes temas de investigación y que recibieron la denominación general de Modulaciones. En 1978, la BBC de Londres produjo un documental sobre su vida y obra. En 1987 recibió el I Premio de la Bienal de Cuenca (Ecuador) y un año después inició sus investigaciones sobre la temática que llamó Alquimia.
Entre 1993 a 2004 el artista expuso en el Museo de Arte Contemporáneo Latinoamericano, en La Plata, Argentina, en el Centre Pompidou, en Paris, Francia, y en el Museum of Modern Art (MoMA), de Nueva Yorque, en los Estados Unidos. En 1999, la II Bienal de Artes Visuales del Mercosur (Porto Alegre, Brasil) organizó una gran retrospectiva de su obra, desde los años 50 hasta los años 90. Em 2001 realizó una grand muestra en la Pinacoteca do Estado, en São Paulo. Entre 2006 e 2012, su exposición Le Parc Lumière recorrió varios países de América Latina. En 2012 participó de la 11ª edición de la Nuit Blanche, en Paris, con una intervención de luces en el Obelisco de la Plaza de la Concordia. Algunos de sus trabajos fueron exibidos en la muestra Dínamo – Un Siglo de Luz y Movimiento en el Arte 1913-2013, en el Grand Palais, en la capital francesa. En 2014 la Casa Daros, en Río de Janeiro, promovió la exposición Le Parc Lumière – Obras Cinéticas de Julio Le Parc.