Né à Athènes, il suit à Paris les cours d’Igor Foska, de Boris Kniaseff et de Raymond Franchetti. Il étudie aussi la philosophie à l’Université d’Aix-en- Provence. De 1972 à 1980, il danse successivement au Théâtre du Silence, à l’Opéra de Zurich et au Ballet national de Marseille, où il devient – en 1980 – assistant de Roland Petit (il remonte Carmen pour l’American Ballet Theatre et L’Arlésienne pour le London Festival Ballet). Après un passage au Metropolitan Opera de New York, il rejoint l’Opéra de Lyon à l’invitation de Françoise Adret, comme maître de ballet (1985), avant de devenir codirecteur (1988), puis directeur artistique au départ de Françoise Adret, en décembre 1991. Le Ballet de l’Opéra national de Lyon lui doit la venue de nombreux chorégraphes pour des créations mondiales ou des entrées au répertoire, notamment : Maguy Marin, Nacho Duato, Angelin Preljocaj, Lucinda Childs, Bill T. Jones, Stephen Petronio, Jirˇí Kylián, William Forsythe, Jean-Claude Gallotta, Frédéric Flamand, Hervé Robbe, Meryl Tankard, Mats Ek, Lionel Hoche, Tero Saarinen, Trisha Brown, Ohad Naharin, Dominique Boivin, Mathilde Monnier, Russell Maliphant, Philippe Decouflé, Christian Rizzo, Anne Teresa De Keersmaeker, Sasha Waltz, Odile Duboc, Merce Cunningham, Jérôme Bel et Rachid Ouramdane. Par ses nombreuses tournées tant en France qu’à l’étranger, la compagnie est devenue l’ambassadeur de la ville de  Lyon dans le monde. Yorgos Loukos est aussi, depuis 1992, le directeur du Festival de danse de Cannes, rendez-vous chorégraphique international.
Il a été l’organisateur du Festival de danse française France Moves à New York, réalisé en mai 2001 en coproduction avec de nombreux théâtres newyorkais. Il a conduit une manifestation similaire à Londres, à l’automne 2005. Depuis l’été 2006, il est également directeur du Festival d’Athènes.