Nació en la localidad conquense de Villaescusa de Haro en 1889, en el seno de una familia de origen modesto. Cursó Humanidades en el Colegio de Franciscanos Descalzos de Belmonte, donde sobresalió en el estudio del latín. Posteriormente, continuó sus estudios de Bachiller y Teología en el Seminario de Cuenca. Su formación eclesiástica le proporcionó una sólida cultura humanística. Esta época de su vida quedó reflejada en La vida en los conventos y seminarios: (memorias de un colegial), Madrid, Claudio Santos, sin año; reimpreso en Madrid, Sucesores de Rivadeneyra, 1915.

Tras recorrer Europa, se estableció en Madrid en 1913 para dedicarse al periodismo. Colaboró con importantes diarios y revistas, como La Nación, El Liberal, La Correspondencia de España, El Heraldo de Madrid, La Libertad, ABC y El Imparcial. A lo largo de su carrera, ejerció una intensa labor de divulgación científica, acompañada en ocasiones de críticas no siempre benévolas. Se ganó la animadversión de muchos escritores y se convirtió en un enemigo declarado de la generación del 27. En su obra Las profanaciones literarias: el libro de los plagios (1920), criticó duramente al cervantista Francisco Rodríguez Marín y a otros escritores como Julio Cejador y Frauca, Francisco Villaespesa o Gregorio Martínez Sierra, por sus supuestos plagios, lo que le granjeó fama de escritor crítico y agresivo.

Fue el primer español que tradujo íntegramente a Shakespeare (1929), además de estudiar también su figura en William Shakespeare, publicada en 1930, obra ampliada en 1940. Destaca también en la faceta de editor de autores clásicos. Es notable su valiosa edición de las Obras completas de Quevedo (1932) a partir de originales inéditos y con interesantes notas y también publicó las Obras completas de Calderón de la Barca (1932). Asimismo, escribió Vida azarosa de Lope de Vega (1935), aunque su contribución más destacada fue su exhaustiva investigación sobre la vida y la obra de Miguel de Cervantes que se plasmó en su monumental Vida ejemplar y heroica de Miguel de Cervantes Saavedra (1948-1958) en 7 volúmenes. La obra reúne numerosos datos procedentes de sus investigaciones cervantinas y se ha convertido en una referencia inexcusable para el estudio del gran escritor alcalaíno.

Muchos de los numerosos artículos que publicó en la prensa de la época fueron recogidos en volúmenes: el polémico libro titulado Las profanaciones literarias: el libro de los plagios (1920), Gente, gentecilla y gentuza. Críticas y sátiras (1930), El cortejo de Minerva (1930), Cervantinas y otros ensayos (1944), etcétera. También escribió cuentos y novelas como El sueño de la reina Mab y Alejandro el Grande (novela picaresca moderna) (1919), y obras teatrales como la comedia lírica Luz de playa y el drama Gitanos. Tragicomedia (1926), con José María Monteagudo.

Luis Astrana Marín ha dejado huella en la literatura española por sus valientes juicios literarios, por su traducción y edición del teatro completo de Shakespeare y por sus biografías y ediciones de autores clásicos, en especial, por la monumental y controvertida Vida ejemplar y heroica de Miguel de Cervantes Saavedra.

Por su labor de cervantista obtuvo la Encomienda de la Orden de Alfonso X el Sabio en 1950. Fundó la Sociedad Cervantina en 1953, de la que fue su primer presidente. En la plaza Cervantes de Alcalá de Henares se erigió en 1997 un monumento en su memoria, obra del escultor Roberto Castro.

Parece que estuvo vinculado a la logia masónica de la calle de Aranda, por lo que se le abrió un proceso. Falleció en Madrid el 4 de diciembre de 1959.

Biografías, ensayos y estudios:

• Las profanaciones literarias: el libro de los plagios, Madrid, Biblioteca Ariel, 1920.
• Gente, gentecilla y gentuza. Críticas y sátiras, Madrid, Editorial Bergamín, 1922.
• Cristóbal Colón. Su patria, sus restos y el enigma del descubrimiento de América, Madrid, Voluntad, 1929.
• El cortejo de Minerva, Madrid, Espasa-Calpe, s. a. [1930].
• William Shakespeare, Madrid, Aguilar, 1930; segunda edición ampliada: Vida inmortal de Shakespeare Madrid, Eds. Españolas, 1941.
• Gobernará Lerroux, Madrid, Gráficas Universal, 1932. 
• Vida azarosa de Lope de Vega, Barcelona, Ed. Juventud, 1935; segunda edición: Lope de Vega. El monstruo de la naturaleza, Madrid, Boris Bureba, 1944.
• Haces de flechas: (juegos y variedades de humanismo), Madrid, Ediciones Españoles, 1939.
• El gran señor de la Torre de Juan Abad. Relaciones de la vida de Quevedo, Madrid, Ediciones Españolas, 1939.
• Ideario de don Francisco Quevedo y Villegas, Madrid, 1940.
• Cervantinas y otros ensayos, Madrid: Afrodisio Aguado, 1944.
• Quevedo (el gran satírico), Madrid, Ed. Boris Bureba, 1946.
• La vida turbulenta de don Francisco de Quevedo, Madrid, Editorial Gran Capitán, 1945.
• Vida ejemplar y heroica de Miguel de Cervantes Saavedra, Madrid, Instituto Editorial Reus, 1948-1958), siete vols.
• Vida genial y trágica de Séneca, Madrid, Gran Capitán, 1947.

Traducciones y ediciones:

• William Shakespeare, Obras completas, estudio preliminar, traducción y notas de Luis Astrana Marín, Madrid, Aguilar, 1929.
• Francisco de Quevedo, Obras completas: obras en verso. Textos clasificados y anotados por Luis Astrana Marín, Madrid, Aguilar, 1932.
• Francisco de Quevedo, Obras completas. Obras en prosa, edición de Luis Astrana Marín, Madrid, Aguilar, 1932.
• Francisco de Quevedo, Epistolario completo de D. Francisco de Quevedo y Villegas. Edición crítica, Madrid, Instituto Ed. Reus, 1946.
• Pedro Calderón de la Barca, Obras completas (Dramas). Textos íntegros según las primeras ediciones y los manuscritos autógrafos, edición de Luis Astrana Marín, Madrid, Aguilar, 1941.

 Bibliografía.

• Calleja Medel, G., “Astrana Marín, traductor de Shakespeare”, en J. C. Santoyo et al. (eds.), Fidus Interpres: actas de las primeras Jornadas Nacionales de Historia de la Traducción, León, Universidad, Servicio de Publicaciones, 1987, pp. 333-339.
• Calleja Medel, G., “Astrana Marín, un heroico hombre de letras”, en Tres centenarios: Villaviciosa, Astrana Marín, González Palencia, Cuenca, Instituto Juan de Valdés, 1992, pp. 34-50.
• Calleja Medel, Gilda, “Astrana Marín, Luis”, en Real Academia Española, Diccionario Biográfico electrónico (en red, http://dbe.rae.es).
• Gómez Porro, Francisco, “Astrana Marín, Luis”, en La tierra iluminada: un diccionario literario de Castilla-La Mancha, Toledo, Junta de Castilla-La Mancha, 2003, vol. I, pp. 79-81.
• Millán Martínez, Juan Manuel, y Carlos Julián Martínez Soria, (eds.), Astrana Marín, Cervantes y Shakespeare: paralelismos y convergencias, Cuenca, Ediciones de la Universidad de Castilla-La Mancha, 2018.
• Montero Padilla, José, “Luis Astrana Marín”, en Arbor, XLV (1960), pp. 122-125.
• Montero Padilla, Luis, Luis Astrana Marín, fundador de la sociedad cervantina (los trabajos y los días de un cervantista solitario), Cuenca, Diputación Provincial de Cuenca, 2006.
• Montero Reguera, José, “Luis Astrana Marín, traductor de Shakespeare y biógrafo de Cervantes”, en Zenón-Luis Martínez y Luis Gómez Canseco (eds.), Entre Cervantes y Shakespeare: Sendas del Renacimiento, Newark, Juan de la Cuesta, 2006, pp. 113-137.
• Montero Reguera, José, “Astrana antes de Astrana (y aun durante): de las columnas de La Nación a las Terceras de ABC”, eHumanista/ Cervantes 3, 2014, pp. 289-305.
• Muelas, Federico, Prosas conquenses, Cuenca, El Toro de Barro, 1983, pp. 280-285.
• Rojas, Pablo. «Luis Astrana Marín contra las vanguardias y contra Góngora». Rilce, 27.2 2011, pp. 441-462.