Fils d'un industriel du textile, Wolfgang Liebeneiner fait des études d'histoire, de lettres et de philosophie pour s'orienter ensuite vers des études de théâtre à Munich. Il est engagé en janvier 1928 au théâtre Kammerspiel de Munich par Otto Falckenberg à la régie, et joue aussi dans des pièces remarquées, comme L'Éveil du printemps de Frank Wedekind.
Il joue son premier rôle au cinéma en 1931 dans Die andere Seite (L'Autre côté), où il interprète un lieutenant anglais. Il est abonné aux rôles de jeunes premiers tragiques. En 1936, il devient membre de la troupe du Staatstheater de Prusse de Berlin (aujourd'hui le Schauspielhaus) et en 1938 il est directeur artistique à l'Académie allemande de film de Babelsberg. Les études dans cette université du cinéma duraient quatre semestres et étaient sanctionnées à la fin par la production d'un film. Il entre dans les structures officielles de l'industrie du cinéma allemand et reçoit donc les autorisations nécessaires pour tourner des films comme Bismarck sur la vie du chancelier de fer. Il tourne en 1941 un film de propagande en faveur de l'euthanasie, que prône et pratique le régime nazi, Ich klage an, et en 1942 Die Entlassung, qui met à nouveau Bismarck en scène.
Wolfgang Liebeneiner est directeur de la production à la UFA à partir de 1942 et fait partie des circuits officiels contrôlés par le pouvoir. Il reprend après la guerre à l'automne 1945 son poste de directeur de théâtre et tourne deux ans après son film à succès Liebe 47. Dix ans plus tard son film Die Trapp-Familie (1956) sera loué par la critique et repris par Hollywood comme thème de La Mélodie du bonheur avec
Julie Andrews. Il dirige la réalisation d'un ou deux films par an dans les décennies 1950 et 1960 et tourne jusqu'à la fin des années 1970.
Il se marie en 1934 avec l'actrice Ruth Hellberg et en 1944 avec Hilde Krath qui lui donne une fille Johanna Liebeneiner, elle-aussi actrice.