Juan Montalvo nació el 13 de abril de 1832, en la localidad provincial de Ambato. Su abuelo era un comerciante minorista español, y su padre, Marcos, siguió el mismo oficio. Su madre, Josefa Fiallos, poseía algunas tierras. Dos hermanos mayores de Juan se mudaron a Quito y llegaron a ocupar altos cargos en la educación y el gobierno.
Montalvo estudió en Quito (1846-1854), pero abandonó la universidad sin obtener un título. Las conexiones de sus hermanos con Gén. José María Urbina, un liberal que dominó la política ecuatoriana en la década de 1850, resultó en el nombramiento de Montalvo para un puesto diplomático menor en Roma (1857). Al año siguiente fue promovido a secretario de la legación ecuatoriana en París. Regresó a Ecuador en 1860. Para entonces, los liberales habían sido expulsados por los conservadores, encabezados por Gabriel García Moreno, y Montalvo fue excluido del empleo público.
En enero de 1866 Montalvo publicó en Quito el primer número de una serie de panfletos contra García Moreno-entonces fuera del poder – bajo el título de El cosmopolita. Tres años más tarde, al regreso del dictador a la presidencia, Montalvo huyó a Colombia, estableciéndose en Ipiales.
Montalvo pasó sus años en el exilio, en palabras de uno de sus biógrafos, «en condiciones morales y económicas exasperantes.»Recibió apoyo económico de otro liberal exiliado, que vivía entonces en Panamá, Eloy Alfaro. Durante este período, la escritura de Montalvo consistió principalmente en ataques vitriólicos y difamatorios contra García Moreno. Cuando este último decidió permanecer como presidente por un tercer mandato, Montalvo escribió La dictadura perpetua, que Alfaro publicó en Panamá (1874). El panfleto circuló en Ecuador. A pesar de que no produjo la revolución esperada, el Ago. El 6 de septiembre de 1875, un ex mercenario colombiano, respaldado por un pequeño grupo de jóvenes vagabundos que habían leído La dictadura, mató a machete a García Moreno. Aunque el asesino había actuado por razones personales, al enterarse de la muerte del Presidente, Montalvo exclamó jubiloso: «¡Mi pluma lo mató!»
Montalvo regresó a Quito en mayo de 1876 y comenzó a publicar El regenerador, una serie de panfletos en los que atacó al gobierno del presidente Antonio Borrero. En septiembre se encontraba en Guayaquil, apoyando una revuelta militar liberal liderada por los Generales Urbina e Ignacio Veintemilla. Este último, un compañero de exilio de 1869, pronto envió a Montalvo a Panamá por su oposición a las ambiciones dictatoriales del general. Se le permitió regresar después de 4 meses, gracias a sus ataques contra Borrero, que también le aseguraron su nombramiento como diputado a la convención constitucional de 1878. Pero en junio volvió sus armas contra el presidente Veintemilla, lamentando que un gran hombre como García Moreno tuviera un sucesor tan despreciable. En poco tiempo, Montalvo regresó a Ipiales, donde escribió sus Catilinarias. Este ataque a Veintemilla es el trabajo polémico sobresaliente de Montalvo.
En 1881 Montalvo regresó a París. Permaneció allí el resto de su vida, a excepción de un viaje en 1883 a España, donde fue muy bien recibido por distinguidas figuras de la literatura y la política españolas. Este último período estuvo marcado por la publicación de sus mejores obras: Siete tratados y Capítulos que se le olvidaron a Cervantes. Murió en enero. 17, 1889.
La fama de Montalvo se basaba en las cualidades estilísticas de su escritura, muy en boga hasta principios del siglo XX, y en su contenido político, por el que fue aclamado por los liberales de toda América Latina. Su nombre todavía es venerado en Ecuador, a pesar de que su escritura ha disminuido mucho en su atractivo debido a los cambios en las preferencias estilísticas y en la perspectiva política.