Apja, Kőváry József, a szűcsök céhmestere volt, anyját Sepsiszentgyörgyi Miklós Katának hívták. Tanulmányait a nagy múltú tordai Unitárius Algimnáziumban kezdte, majd a kolozsvári kollégiumban folytatta. 1840-től a református kollégiumban iratkozik át jogot tanulni, Brassai Sámuel tanítványa volt. 1842-48-ban joggyakornok, majd írnok a marosvásárhelyi királyi táblán. 1848. május 2-án Kolozsvárott megindította az Ellenőr című radikális politikai lapot. 1848. júniustól az Országos Statisztikai Hivatal titkára, egyidejűleg Kossuth Lajos pénzügyminiszter statisztikusa. 1848. októbertől Háromszéken, majd Debrecenben működött, 1849. márciustól Bem József seregének haditudósítója és történetírója. 1849. augusztusban, a zsibói fegyverletétel után bujkált, de hamarosan elfogták. Néhány hónapig Marosvásárhelyen, majd Kolozsvárott raboskodott; kegyelemmel való szabadulása után Pestre költözött, és a Pesti Napló munkatársa lett. 1851-ben segítette Mack Józsefet a szökésben, ezért Kolozsvárra internálták. Egy gazdag patrícius családba való benősülése (1854) után anyagi gondoktól mentesen történeti, irodalmi és statisztikai tanulmányokkal foglalkozott és élénken részt vett Kolozsvár közéletében. 1862-ben megvette és 1867-ig Deák-párti szellemben szerkesztette a Korunk című kolozsvári lapot. 1867-től a kolozsvári Victoria biztosítótársaság egyik igazgatója lett, 1877-től a kolozsvári unitárius kollégium felügyelő-gondnokságát látta el.
Főként Erdély újkori történetével, művelődéstörténetével, természeti viszonyaival, valamint statisztikai kérdésekkel foglalkozott. Kezdetben elbeszéléseket és verseket is írt. 1847-ben jelent meg Erdélyország statisztikája című munkája, mely megalapozta hírnevét. Már nem sokkal a szabadságharc bikása után papírra vetette a forradalmi események krónikáját, melynek megcsonkított kiadása majd 1861-ben Pesten jelent meg Emich Gusztávnál Erdély története 1848?1849-ben. Kolozsvári vizsgálati fogságban látott hozzá az Erdély régiségeihez, amelyet az akadémiának ajánlva 1852-ben meg is jelentettek. Ez a munkája országos elismerést hozott a szerzőnek. 'Erdély földének minden foltját ismeri, a legtávolabbi idők történeti hagyományaival' írta róla akkoriban Jókai. Ennek is köszönhette, hogy a császári kormányzat két évvel később Erdély északnyugati megyéi építészeti emlékeinek konzervátorává nevezte ki. Az építészeti emlékek után egy újabb kötetben, 1853-ban jelentette meg Erdély természeti nevezetességeit.
A következő művei is kivétel nélkül forrásértékűek és úttörő jellegűek. 1854-ben Erdély 257 nevezetesebb családja adatait gyűjtötte össze, 1857-re összegyűjtötte Erdély történelmi regéit és adomáit, három évvel később pedig megírja legértékesebb néprajzi vonatkozású munkáját a magyar családi és közéleti viseletekről. Ez utóbbi munkájában megismertette olvasóit az akkori lakáskultúrával, az otthonok berendezésével, a női és férfiruha- és hajviseletekkel. További hasonló témájú cikkekben érdeklődéssel fordult Erdély valamennyi népének etnográfiája felé. A rengeteg kutató- és gyűjtőmunka az 50-es évek végére, arra sarkallta, hogy feldolgozza egész Erdély történetét: "Mert sok a munka, s ha senki sem határozza el magát az úttörők keserű poharát kiüríteni, akkor a sziszifuszi munkát százan fogják elül kezdeni, s Erdélynek története mégse lesz". 1859-66 között jelentette meg hat kötetben nagyszabású munkáját Erdély történelme címmel, amelyet fő művének lehet tekinteni. Az 1900-as évek elején minden erejét Magyarország történetének a megírására fordította. Művét a millenniumra tervezte, a kéziratot 1895-ben a Magyar Tudományos Akadémia pályázatára be is küldte, de a testület túlságosan romantikus látásmódja miatt nem fogadta el. Kőváry azonban a bírálatokat megszívlelve keményen dolgozott, és 1905-re elkészül a két vaskos kötetet kitevő összegzéssel: Magyarország története és Magyarország története nemzetközi helyzetünk szempontjából. A második kötet halála után, 1909-ben látott napvilágot. Kolozsváron komoly közéleti tevékenységet folytatott, 1843 és 1854 között az ún. Györke-sorozat szerkesztésében vett részt.
A Magyar Tudományos Akadémia 1883. május 17-én választotta levelező tagjává. Történetünk eszmemenete és nyugpontjai című székfoglaló előadása 1887. június 13-án hangzott el. A kolozsvári egyetem 1902-ben tiszteletbeli doktorrá avatta. Tagja volt az Erdélyi Irodalmi Társulatnak.
Fő művei: Székelyhonról 1841. Kolozsvár, 1842.; Erdélyország statisztikája. I. Kolozsvár, 1847.; Erdély régiségei. Pest, 1852.; Erdély földe ritkaságai. Kolozsvár, 1853.; Erdély nevezetesebb családai. Kolozsvár, 1854.; Kőváry László kisebb munkái. I-II. Kolozsvár, 1857.; Erdély krónikája a forradalom után. Kolozsvár, 1859.; Erdély történelme [1847-ig]. I-VI. Kolozsvár, 1859-66.; A magyar családok s közéleti viseletek és szokások a nemzeti fejedelmek korából. Pest 1860.; Erdély története 1848-49-ben. Kolozsvár, 1861.; Okmánytár az 1848-49. erdélyi eseményekhez. Kolozsvár, 1861.; A megyei és országos állami biztosítás rendszere. Kolozsvár, 1871.; Az életbiztosítás. Pest, 1871.; A kölcsönös segélypénztárak. Bp., 1877.; A biztosítási ügy. Bp., 1877.; Az életbiztosítás rendszere. Bp., 1884; Visszaemlékezések a forradalom derűsebb napjaira. Kolozsvár, 1898-99.; Tájképek utazási rajzokban. Vál., bev., jegyz. Bálint József. Bukarest-Bp., 1984.
Róla szóló irodalom: Köblös Zoltán: Kőváry László irodalmi munkássága. Erdélyi Múzeum, 1907.; Márki Sándor: Emlékbeszéd Kőváry László levelező tag felett. Bp., 1910.; Lukinich Imre: A szabadságharc történetírói. Századok, 1917.; Kelemen Lajos: Kőváry László. Emlékkönyv az Erdélyi Múzeum-Egyesület félszázados ünnepére 1859-1909. Szerk.: Erdélyi Pál. Kolozsvár, 1942.; Faragó József: Kőváry László székely balladagyűjtése 1852-ben. Ethnographia, 1979.; Bálint József: Kőváry László élete és munkássága. Tájképek utazási rajzokban. Bukarest, 1984.; Molnár B. Lehel: Emlékezés Kőváry Lászlóra. Művelődés, 2000.; Gaal György: Kőváry László és Kolozsvár. In: Gaal György: Múzsák és erények jegyében. Dolgozatok Erdély unitárius múltjáról. Kolozsvár, 2001.; Egyed Ákos: Kőváry László, a városépítő polgár. In: Kolozsvár 1000 éve. A 2000. október 13?14-én rendezett konferencia előadásai. Szerk.: Dáné Tibor Kálmán - Egyed Ákos - Sipos Gábor - Wolf Rudolf. Kolozsvár, 2001.; Ács Zsolt: Kőváry László (1819-1907). Honismeret, 2002.