Nato a Bologna il 7 ottobre 1929, ha compiuto gli studi presso i conservatori di Bologna e Parigi e all'università di Padova. È stato successivamente titolare delle cattedre di organo nei conservatori di musica di Bolzano, Parma e Bologna e da anni tiene corsi di perfezionamento a Haarlem, Innsbruck e Pistoia.
Dal 1965 è stato professore ordinario di musicologia all'università di Friburgo (Svizzera), ove dal 2000 è professore emerito.
Svolge intensa attività concertistica e ha realizzato numerose incisioni discografiche, ricevendo nel 1972 e nel 1973 il "Premio della discografia italiana" e nel 1976 il "Schallplattenpreis der deutschen Phono-Akademie".
Nel 1992 il CD da lui realizzato per la casa Tactus assieme a Liuwe Tamminga agli storici organi bolognesi di San Petronio e dedicato ad Andrea e Giovanni Gabrieli ha avuto la distinzione "choc de la musique" e il premio "A. Vivaldi" della Fondazione G. Cini di Venezia.
Nel 1991 gli è stato attribuito il premio "Massimo Mila" dei critici musicali italiani. È autore di numerosi scritti musicologici, dedicati tra l'altro a problemi di prassi esecutiva, e dirigeva assieme a Oscar Mischiati in memoriam la rivista "L'Organo" (Bologna, dal 1960). Gli studi organologici e la tutela degli antichi organi sono al centro della sua attività.
È stato tra i fondatori, nel 1957, della Commissione per la tutela degli organi artistici presso la Soprintendenza ai Monumenti della Lombardia. Possiede un'importante collezione di antichi strumenti musicali a tastiera; quelli della famiglia del clavicembalo sono stati fatti oggetto d'un'ampia monografia e di un catalogo: JOHN HENRY VAN DER MEER - LUIGI FERDINANDO TAGLIAVINI, Clavicembali e spinette dal XVI al XIX secolo, Bologna 1986, Grafis (seconda edizione: ibidem 1987); ad essi è stato recentemente dedicato il CD Ermitage "L. F. Tagliavini and his collection of harpsichords".
Nel 1974 il Ministero italiano della Pubblica Istruzione gli ha assegnato la medaglia d'oro di benemerito della cultura e nel 1985 l'American Guild of Organists di New York gli ha conferito il titolo di "organista dell'anno".
Nel 1982 gli è stata conferita a Innsbruck l'onorificenza Tiroler Adler in oro.
Dal 1992 è membro dell'Accademia Nazionale di Santa Cecilia.
Nel 1996 l'Università di Edimburgo gli ha conferito il dottorato honoris causa in musica e il Royal College of Organists di Londra il titolo onorario di Fellow.
Nel 1999 la laurea ad honorem nelle discipline delle arti, della musica e dello spettacolo gli è stato tributato dall'Università di Bologna.
Il 16 marzo 2000 è stato nominato cittadino onorario della città di Dallas, Texas. Il 1° ottobre 2000 gli è stato conferito a Pistoia il "Leoncino d'oro".
In occasione del suo 65° compleanno è stata pubblicata la miscellanea di studi musicologici Musicus Perfectus - Studi in onore di L. F. Tagliavini "prattico e specolativo" raccolti da P. Pellizzari (Bologna 1995, Patron) e per il suo 70° compleanno la raccolta di saggi "Fiori musicologici - Studi in onore di L. F. Tagliavini" raccolti da F. Seydoux con la collaborazione di G. Castellani e A. Leuthold (Bologna, Pàtron, 2001).