Nace en San Sebastián en 1939. Con 18 años realiza su primera exposición en la galería Alfil , comienza sus estudios en la Escuela de Bellas Artes de San Fernando,
En París pinta en el taller de André Lhote durante unos meses. En 1962 recibe una beca para estudiar en la Universidad de Harvard, lo que supone una serie de exposiciones en USA. Así da a conocer sus series: “La Duquesa de Alba” y “Fósiles, .
Obtiene el Premio Internacional de Pintura en 1973 en la XII Bienal de Sao Paulo. En 1979 recibe el Premio Internacional del Jurado en la XIII Bienal de Arte Gráfico en Ljubliana. En 1983 obtiene el Premio Nacional de Artes Plásticas. El 17 de noviembre de 2002 ingresó como miembro numerario de la Real Academia de Bellas Artes de San Fernando; En 2003 se le impone la Medalla al Mérito en las Bellas Artes.
Su obra está presente en colecciones muy prestigiosas, tales como Solomon Guggenheim; Metropolitan Museum de New York; Nacional Museum of Contemporary Art de Oslo; IVAM; Museo de Arte Abstracto Español de Cuenca; Museo Nacional Centro de Arte Reina Sofía; ETC.
Una característica de su obra es el empleo de la fotografía en sus investigaciones plásticas. Sus trabajos son pioneros en este tipo de expresión y le permitieron ser representante en la Bienal de Venecia en 1970. Sus fotografías se convierten en base pictórica, como un soporte de elementos pictóricos; se trata de fotos que obtiene de diversos medios o realiza él mismo que son como una fuente de iconos, al descontextualizarlas, defomarlas, etc. En una declaración señala: “En mi obra la pintura es fotografía y la fotografía es pintura”.
En 1994 se realiza una exposición antológica en el IVAM: Darío Villalba 1964 – 1994 en la que se pudo observar cómo fue precursor de actitudes estéticas posteriores. .
