Emil Loteanu passe sa jeunesse à Bucarest, où sa mère travaillait à l'ambassade soviétique, rue Toma Stelian. Âgé de 13 ans, à la mort de son père, alors qu'entre-temps son pays natal est devenu soviétique, il franchit clandestinement la frontière et passe en URSS, chez ses grands-parents à Colincăuţi. Rattrapé par les gardes-frontières soviétiques, il est remis aux Roumains qui le renvoient auprès de sa mère à Bucarest. Ses études terminées, il présente un dossier pour passer des examens d'admission à l'institut de théâtre et de cinéma de Bucarest, mais il est rejeté. Il demande alors à être rapatrié et rentre au village natal, en Union soviétique, décidé à faire des études cinématographiques à Moscou.
De 1953 à 1955, il étudie l'art théâtral au studio-école Vladimir Nemirovitch-Dantchenko près du Théâtre d'art de Moscou (MXAT), et à la faculté de mise en scène (VGIK), chez Grigori Rochal et Y. Guenika. Il obtient son diplôme en 1962. De 1973 à 1983, il est metteur en scène au studio Mosfilm à Moscou. Il continue à publier des poèmes (ses premiers avaient été publiés en 1949, à Bucarest, dans la revue Contemporanul), des récits et écrit des scénarios pour ses films. Il dirige les cours supérieurs de formation des scénaristes et réalisateurs où il a eu comme élève Konstantin Lopouchanski. En 1985, il rentre en Moldavie. Enseignant à l'Institut des Beaux-Arts de Chişinău, il forme, entre autres, Svetlana Toma, Grigore Grigoriu, Victor Ciutac, Maria Sahaidac, les frères Victor et Mircea Sotchi-Voinicescu. Il est élu président de l'Union des cinéastes de Moldavie, crée l'Association expérimentale de création Phoenix-M, fonde la revue de théâtre et de cinéma La Lanterne magique et réalise l'émission TV À la recherche d'une étoile. Il a été membre d'honneur de l'Académie internationale de cinéma Nike, et chevalier de l'ordre de la république de Moldavie. Il s'est marié avec l'actrice Galina Beliaïeva avec laquelle il a eu un enfant.
