1965 yılında Chicago'da doğdu. Hemşirelik yapan Lynne Wachowski ve iş adamı Ron Wachowski'nin çocuğudur. Lana'nın yanında Julie ve Laura adlı iki kız kardeşi daha vardır. Kellogg Elementary School ve 1985'te Whitney Young High School'u bitirdi. Boston'daki Emerson College'a kaydolsa da sonrasında okulu bıraktı. Chicago'da kardeşiyle birlikte bir ev boyama ve inşaat şirketi işletirlerken, bir yandan da çizgi romanlar yazdılar. 1994'te Assassins adlı Richard Donner filminin senaryosunu yazdılar, ancak yazdıkları senaryo Brian Helgeland tarafından büyük ölçüde tekrar yazıldı. Bu olay, onları senaristlikle birlikte yönetmenliği de düşünmeye itti. 1996'da kardeşiyle yazıp yönettiği Tuhaf İlişkiler (Bound), ilk yönetmenlik deneyimleri olarak beğeni kazandı. Asıl ünlerine ise 1999'da ilk filmini çektikleri Matrix Üçlemesi'yle kavuştular. Keanu Reeves, Laurence Fishburne ve Carrie-Anne Moss gibi isimlerin yıldızlaştığı The Matrix, Matrix Reloaded ve Matrix Revolutions filmlerinde senarist ve yönetmenliği üstlenen ikili, genç yaşta sinema tarihinin en iyi bilimkurgu serilerinden birine imza attılar.
2005'te bir başka sevilen filmin, V for Vendetta'nın senaryosunu yazdılar. 2008 yılında çıkan Speed Racer filminde yine kardeşiyle birlikte yönetmen koltuğuna oturdu. 2012'de kardeşi ve Tom Tykwer ile Bulut Atlası, 2015'te de kardeşiyle Jupiter Yükseliyor filmlerini yazıp yönetti. Yine kardeşiyle Sense8 dizisinin yaratıcılarından biri oldu ve devam eden sezonlarda da yönetmen ve yapımcı olarak diziyi devam ettirdi.
2003 yılından itibaren cinsiyet değiştirme sürecine girdiği dedikoduları yayılmaya başlayan Larry Wachowski, 2008 yılında bu süreci tamamlayarak kadın oldu ve çok sevdiği aktris Lana Turner'ın anısına Lana Wachowski adını kullanmaya başladı. 2016 yılında kardeşi Andy de aynı süreçten geçerek kadın oldu ve Lilly Wachowski adını kullanmaya başladı. Thea Bloom ile 1993'ten 2002'ye kadar evli kalan Lana Wachowski, 2009'da Karin Winslow'la evlendi.