Al morir prematuramente su padre en 1935, la familia se mudó al año siguiente y de forma permanente al Distrito Federal con los abuelos maternos, quienes eran propietarios del entonces Teatro Ideal. Felguérez recibió su educación en el Colegio México de los hermanos maristas y fue miembro de los Scouts de México, donde conoció a Jorge Ibargüengoitia.
Posteriormente se inscribió en la Academia de San Carlos, donde sólo permaneció cuatro meses antes de desertar, por su desacuerdo en el énfasis que se hacía de la Escuela Mexicana de Pintura, tema caduco y demasiado explotado para la época del artista.
Sin embargo continuó su educación en La Esmeralda, en la Escuela Nacional de Artes Plásticas y en otras dos academias parisinas gracias a una beca del gobierno francés. A su regreso a México, se une al primer movimiento de artistas abstractos nacionales que forma parte de la Generación de la Ruptura.
En su trayectoria ha recibido distintas distinciones como la Beca del Gobierno Francés (1954), el Segundo Premio de Pintura en la Primera Trienal de Nueva Delhi, India (1968), el Gran Premio de Honor en la XIII Bienal de Sao Paulo, Brasil (1975), la Beca Guggenheim (1975), el Premio Nacional de Ciencias y Arte en el área de Bellas Artes, México (1988), y en 1993 fue designado Creador Emérito por el Sistema Nacional de Creadores de Arte de México.