Luís Fernando Mainardi nasceu em Sobradinho (RS), no dia 30 de dezembro de 1960, filho de Rafael Mainardi e de Elvira Soder Mainardi. Casado com Márcia Helena Pilon Mainardi, teve uma filha.
Trabalhou como bancário e vendedor, até 1979, quando ingressou no curso de direito da Universidade Regional da Campanha, antiga Faculdades Unidas de Bagé (RS), época em que também iniciou atuação política no movimento estudantil, participando da luta pela reativação da União Estadual dos Estudantes (UEE) e da União Nacional dos Estudantes (UNE).
Deixando temporariamente os estudos, em 1982, filiou-se ao Partido do Movimento Democrático Brasileiro (PMDB), pelo qual se elegeu vereador, em Bagé, no pleito de novembro, tomando posse em fevereiro de 1983. Presidente da ala jovem do PMDB, foi eleito secretário-geral do diretório municipal do partido, em 1984. No mesmo ano, porém, transferiu-se para o Partido dos Trabalhadores (PT), sob cuja legenda tentou conquistar a prefeitura, sem êxito. Vereador eleito em novembro de 1988, assumiu a liderança da bancada petista, integrando as comissões de Constituição e Justiça, de Direitos Humanos, de Orçamento e de Tomada de Contas e Finanças. Em 1989, tornou-se presidente do diretório municipal do PT e, dois anos depois, participou do Encontro de Vereadores do Cone Sul, realizado em Santa Maria (RS) e em Punta del Leste, no Uruguai. Concluído o mandato, em 31 de dezembro de 1992, abriu um pequeno comércio de confecções.
Retomando os estudos, graduou-se em 1994, e adquiriu uma pequena propriedade rural em Hulha Negra (RS), dedicando-se ao comércio de carne ovina. Reassumiu a presidência do PT, em Bagé, e no pleito de outubro de 1994 elegeu-se deputado federal pelo Rio Grande do Sul. Empossado em fevereiro de 1995, participou dos trabalhos legislativos como titular das comissões de Agricultura e Política Rural, de Constituição e Justiça, e de Redação, e como suplente da de Economia, Indústria e Comércio.
Ao longo da legislatura votou contra a extinção do monopólio nos setores de telecomunicações, exploração de petróleo, distribuição de gás canalizado e navegação de cabotagem, opondo-se à revisão do conceito de empresa nacional e à prorrogação do Fundo de Estabilização Fiscal (FEF), substituto do antigo Fundo Social de Emergência (FSE), que permitia ao governo gastar até 20% dos recursos vinculados às áreas de saúde e de educação. Também votou contra a instituição da Contribuição Provisória sobre Movimentação Financeira (CPMF), que sucedeu ao Imposto Provisório sobre Movimentação Financeira (IPMF), fonte de recursos destinados à área de saúde.
Em fevereiro e novembro de 1997, sempre em oposição ao governo, foi contra à emenda que estabeleceu a reeleição para prefeitos, governadores de estado e presidente da República, e ao destaque do projeto de reforma administrativa do Executivo que instituiu a possibilidade de demissão no funcionalismo público em casos de mau desempenho do servidor ou toda vez que os gastos com pessoal superassem 60% da arrecadação do Estado.
No pleito de outubro de 1998, ano em que atuou como vice-líder da bancada petista, Mainardi reelegeu-se deputado federal pela coligação Frente Popular, formada pelo PT, pelo Partido Socialista Brasileiro (PSB), pelo Partido Comunista Brasileiro (PCB) e pelo Partido Comunista do Brasil (PCdoB). Em novembro seguinte, votou contra o estabelecimento do teto de 1.200 reais, para as aposentadorias do funcionalismo público, e a adoção dos critérios de idade mínima e de tempo de contribuição, para os trabalhadores da iniciativa privada.
Assumiu o novo mandato na Câmara em fevereiro de 1999. Em outubro de 2000 elegeu-se prefeito de Bagé, deixando a Câmara e tomando posse naquele município gaúcho no ano seguinte.
Em 2004, foi reeleito prefeito de Bagé, pela legenda do PT, assumindo o novo mandato em janeiro de 2005.
Em 2007, Mainardi substituiu o prefeito de Herval (RS), Marco Aurélio Gonçalves da Silva, no comando da Associação Gaúcha Municipalista, entidade que representava os prefeitos do Rio Grande do Sul. E em março de 2009 tomou posse como secretário municipal de inovação e estratégia do município gaúcho de Canoas.
Em 2010 é eleito deputado estadual, logo no início de seu primeiro mandato como deputado estadual em 2011, assumiu o comando da Secretaria da Agricultura, Pecuária e Agronegócio no governo de Tarso Genro. Em 2015, voltou ao Parlamento gaúcho. São de sua autoria as leis que garantem a prática da amamentação em estabelecimentos públicos e privados, determinam que empresas que atuam no Rio Grande do Sul emplaquem seus veículos no estado e instituem a Rota Turística da Ferradura dos Vinhedos no interior do município de Santana do Livramento. Também é o presidente de duas Frentes Parlamentares: em Defesa da Universidade Federal do Pampa, lançada em 2016, e pela duplicação da BR 290, lançada em 2017.
Nas eleições de 2018 Conquistou pela terceira vez uma cadeira no Parlamento gaúcho. Recebeu 41.450 votos,
em sua maioria de eleitores radicados nos municípios da Metade Sul do Estado.
