Nato a Ferrara, ma vissuto fin dall'infanzia a Firenze, Luporini si laurea all'Università di Firenze nel 1933 con una tesi su Kant, discussa con Pasquali e Lamanna. Subito dopo la laurea, nel 1933, si reca a Friburgo, dove frequenta le lezioni di Heidegger (già frequentato da studente nel 1931) e, dopo l'adesione di Heidegger al nazismo, a Berlino, dove ascolta le lezioni sull'etica di Hartmann[1]. In seguito alla pubblicazione di primi saggi su Scheler e Leopardi, e dopo avere iniziato l'attività di insegnamento nei licei toscani, viene chiamato da Gentile nel 1939 a ricoprire il ruolo di lettore di tedesco alla Scuola Normale Superiore di Pisa, dove rimane fino alla fine della guerra. Nel dopoguerra continua l'insegnamento universitario come professore di Storia della filosofia e poi di Filosofia morale, nelle Università di Cagliari, Pisa e Firenze.

Negli anni Trenta e Quaranta, Luporini è una delle voci più interessanti dell'esistenzialismo italiano, con una riflessione incentrata sulla libertà del singolo di fronte alla situazione storica che costantemente lo condiziona e lo limita, riflessione nella quale rielabora in senso progressivo la lezione di Heidegger, Scheler e Gentile (Situazione e libertà nell'esistenza umana, 1941). Nello stesso periodo, politicamente, è (con Bobbio, Capitini e Calogero) tra fondatori del movimento liberal-socialista e animatore della resistenza anti-fascista.

Con la fine della guerra, Luporini passa dall'esistenzialismo al marxismo e si iscrive al Partito Comunista Italiano. Con Bianchi Bandinelli e Bilenchi fonda a Firenze, nel 1945, la rivista interdisciplinare Società, una delle voci più interessanti della rinascita culturale del dopoguerra. L'attività politica prosegue per tutta la sua vita: dal 1956 entra nel Comitato Centrale del PCI e vi rimane fino allo scioglimento del partito. Viene eletto senatore nella terza legislatura (1958-1963). Tra le iniziative parlamentari, è cofirmatario, insieme a Donini, del progetto di legge (n. 359, 21 gennaio 1959) per un'organica riforma della scuola media inferiore, considerata passaggio fondamentale per la democratizzazione della vita civile (Cesare Luporini politico, 2016). Durante il duro confronto politico che nel 1989 porta allo scioglimento del PCI e alla formazione del PDS, si schiera con Ingrao contro la "svolta" di Occhetto, per la difesa e il rilancio dell'orizzonte comunista.

Muore a Firenze nel 1993, i suoi resti riposano nella cappella di famiglia al cimitero delle Porte Sante di Firenze.