1967'de Chicago'da doğdu. Hemşire Lynne ve Polonya kökenli iş adamı Ron Wachowski'nin çocuğudur. Lana'nın yanında Julie ve Laura adlı iki kız kardeşi daha bulunmaktadır. 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.
Kardeşi Larry'nin cinsiyet değiştirip kadın olmasından sonra 2016 yılında Andy Wachowski, kardeşi gibi cinsiyet değiştirme ameliyatı geçirdiğini açıklamış ve Lilly Wachowski adıyla anılmaya başlanmıştır.
1991'den beri Alisa Blasingame ile evlidir.