Tornou-se ator em 1974 ao substituir um amigo na peça O Inspector Geral, de Gogol, encenada pelo grupo teatral Asdrúbal Trouxe o Trombone. Sua estreia no cinema foi em 1976, em O Ibrahim do Subúrbio, mas antes interpretou Colibri em Uma Rosa com Amor em 1972.
Ator de comédia, com um humor entre o escrachado e o irônico, não decepcionou quando escalado para um papel dramático em O Que É Isso, Companheiro?, de Bruno Barreto, onde interpretou um dos sequestradores do embaixador norte-americano, na vida real, o jornalista Franklin Martins.
Seu sucesso na televisão foi lento. Participou na Rede Globo do programa infantil Sítio do Picapau Amarelo, ao lado de Regina Casé, sua companheira dos tempos do Asdrúbal. Em sua primeira participação importante em novela (Vereda Tropical, 1984) conquistou o público no papel de Miro, um vigarista trapalhão.
Em 1988, integrou o elenco do humorístico TV Pirata. Foi o grande destaque do primeiro ano do programa com o quadro Fogo no Rabo, cuja abertura parodiava Roda de Fogo, novela escrita por Lauro César Muniz. Luiz Fernando interpretava Reginaldo, empresário inescrupuloso que dizia que só existiam três coisas importantes na vida: dinheiro, cheque e cartão de crédito. Reginaldo formava um triângulo amoroso com a sensual Penélope (Cláudia Raia) e a suburbana Natália (Débora Bloch).
Ainda na Globo, fez também as séries Juba & Lula e Armação Ilimitada. Fez dupla novamente com Regina Casé no Programa Legal. Foi um dos responsáveis, junto com Alexandre Machado e Fernanda Young, pelo sucesso de Os Normais. Do programa surgiu o filme, com o mesmo título, um sucesso de público.
Depois de Os Normais, Luiz Fernando Guimarães passou a fazer parte da equipe de roteiristas do diretor José Alvarenga Júnior, ao lado de Fernanda Young e Alexandre Machado. Essa equipe foi responsável pela criação das séries Os Aspones e Minha Nada Mole Vida, e do quadro Super Sincero, no Fantástico.
Em 2000, Luiz Fernando, em conjunto com a Associação Niteroiense dos Deficientes Físicos (Andef), inaugurou em Niterói uma oficina teatral que leva seu nome. O projeto, do qual o ator participa diretamente, visa promover a inclusão social e elevar a autoestima de pessoas portadoras de deficiências físicas.
No teatro, participou do espetáculo Fica Comigo Esta Noite, dirigido por Jorge Fernando, onde atuou ao lado de Débora Bloch. Depois, novamente com Regina Casé, criou o monólogo Castiçais, o que lhe rendeu um par de anos viajando pelo Brasil. Atuou também na superprodução 5xComédia, dirigida por Hamilton Vaz, outro Asdrúbal. Esta peça, estreada em 1993, ficou sete anos em cartaz, e, em 2000, se tornou o primeiro espetáculo teatral a ocupar as dependências do Canecão, tradicional casa de shows do Rio de Janeiro. Em 2003, foi convidado para dublar o personagem Rutt, um dos alces no filme de animação da Disney, Irmão Urso.
Em 2004, ganhou o Prêmio Qualidade Brasil como melhor ator teatral no gênero comédia por sua atuação em O Caso da Rua ao Lado. Este prêmio é conferido mediante votação de artistas e críticos.
É um dos atores mais contratados para realizar comerciais para a televisão. Aqui também seu talento cômico sobressai e esses comerciais têm a qualidade dos melhores quadros humorísticos. Foi o primeiro homem convidado a participar da campanha para prevenção do câncer de mama veiculada pela televisão.