Nació en Tarrasa, Barcelona el 19 de junio de 1913. Fue el segundo hijo de Joaquín Torres García y Manolita Piña, pintor y muralista uruguayo de origen español.
En 1919 la familia se trasladó a Nueva York, en donde vivieron hasta 1922. A partir de ese año, se radicaron en Fiesole, Italia hasta 1926. Posteriormente se trasladaron a Francia. Allí realizó estudios de historia del arte, costumbres y metafísica de los pueblos originarios americanos. También estudió dibujo en el estudio de Amédée Ozenfant durante un año hasta que en 1933 su familia radicó en Madrid, donde estudió cerámica.
En 1928, con sólo 15 años, fue contratado por el Musée d’Ethnographie du Trocadéro (actualmente Museo del Hombre) para ilustrar e inventariar la colección de vasos Inca y Nazca. En 1930 trabajó en el taller del escultor Julio González. En 1934 su familia regresó a Montevideo y su padre fundó un año después la Asociación de Arte Constructivo, de la que él será miembro. En 1943 dicha Asociación se disolvió y se creó el Taller Torres García, del cual también fue miembro. Tras morir su padre en 1949 alternó la Dirección del Taller Torres García con viajes a Europa hasta el cierre del mismo en 1967. Tras el cierre del Taller vivió entre Montevideo y Barcelona, realizando diversas colaboraciones con el arquitecto Antoni Bonet.
Comenzó a exponer en 1930 cuando residía en París con su familia participando en dos muestras colectivas. En 1940 presentó su primera exposición en Montevideo junto a Alceu Ribeiro. Posteriormente a 1967 expuso su obra en Galerías y museos de Montevideo, Nueva York, San Pablo, Venecia, Madrid y Barcelona. Participó en la Bienal de Venecia, la Bienal de Sao Paulo (1953, 1979) y la Feria ARCO (Feria Internacional de Arte Contemporáneo de Madrid). Posteriormente a su fallecimiento, su obra ha sido expuesta en Galerías y museos de varias partes del mundo, destacándose el Museo Nacional Centro de Arte Reina Sofía, Sala Dalmau y Centre Cultural Caixa (España), M. Hintington Art Gallery, Museo del Bronx y Galería Cecilia de Torres Ltd. (Estados Unidos), Art Museum of the Americas (Washington), Museo de Monterrey, Museo Rufino Tamayo (México). Entre las exposiciones individuales se destacan las celebradas en el Museo Torres García (1994), Sicardi Gallery (Texas, 2003) y la exposición en Sala Dalmau (Barcelona, 2005).
Sus obras se encuentran, entre otras instituciones, en la Fundación Miró (Barcelona), Museum of Modern Art (Nueva York), Museo Nacional de Artes Visuales y Museo Torres García.
Falleció en Barcelona el 13 de marzo de 1992.