Эмиль Владимирович Лотяну родился 6 ноября 1936 года в бессарабском селе Клокушна (ныне — Окницкий район Республики Молдова). Род Лотяну имел украинское происхождение, изначальной фамилией была Лотоцкие.
Его предки по отцовской линии были выходцами из Буковины. После присоединения Бессарабии к СССР они переезжают в Бухарест. После смерти своего отца, потеряв контакт с матерью, которая осталась в Румынии, он жил первое время на улицах, спал на складах и в общежитиях. В 1953—1955 годах учился н
В 1952—1954 гг. был актёром драматического театра им. А. С. Пушкина. В 1962—1973 работал режиссёром на киностудии «Молдова-филм», где дебютировал с героико-революционной лентой «Ждите нас на рассвете» (1963). В 1966 году Эмиль Лотяну поставил картину о молдавских чабанах«Красные поляны». Член КПСС с 1968 года. В кинопоэме «Лаутары» (1971), отмеченной призом кинофестиваля в Сан-Себастьяне, режиссёр рассказал о судьбе народных музыкантов.
С 1973 года Лотяну работал на киностудии «Мосфильм». Особую популярность ему принесли экранизация М. Горького «Табор уходит в небо», экранизация Чехова «Мой ласковый и нежный зверь» и фильм «Анна Павлова», посвящённый жизни великой русской балерины.
В конце 1980-х годов он вновь вернулся на «Молдова-филм», работал на молдавском телевидении, где экранизировал поэму М. Эминеску«Лучафэрул». В 1987—1992 годах — президент Союза Кинематографистов Молдовы. Преподавал на курсах для актёров театра в Кишинёвском Институте Искусств.
В 1998 поставил во МХАТе имени М. Горького спектакль «Весь ваш Антоша Чехонте» по произведениям Антона Павловича Чехова «Медведь», «Свадьба». Автор нескольких сборников стихов и рассказов, сценариев всех своих фильмов. Автор стихов к фильму «Восьмое чудо света» (1981).
Эмиль Лотяну похоронен на Ваганьковском кладбище в Москве.
11 мая 2017 года в Бельцах одной из новых улиц присвоено имя Эмиля Лотяну.