Urodził się 23 grudnia 1926 r. w Santiago, w Chile. Przed wstąpieniem do seminarium studiował na Wydziale Prawa Papieskiego Uniwersytetu Katolickiego w Chile. Uzyskał także dyplomy licencjackie z literatury oraz biologii. Święcenia kapłańskie przyjął 12 czerwca 1954 r. W 1955 r. ukończył studia teologiczne. Do 1965 r. wykładał filozofię w seminarium, a do 1994 r. teologię na Papieskim Uniwersytecie Katolickim w Chile. Przez kilka lat był dziekanem Wydziału Teologicznego. Pełnił funkcję kanonika penitencjarza katedry w Santiago, był też sędzią sądu kościelnego. Brał udział w Soborze Watykańskim ii jako ekspert, przede wszystkim w Komisji Teologicznej.
Współpracował z różnymi organami Kurii Rzymskiej, m.in. z Komisją ds. Opracowania Kodeksu Prawa Kanonicznego, w latach 1964-1965, oraz z Międzynarodową Komisją Teologiczną, od 1969 r.
18 grudnia 1984 r. został mianowany biskupem pomocniczym diecezji Rancagua. Sakrę biskupią przyjął 6 stycznia 1985 r., z rąk Jana Pawła ii, w Bazylice Watykańskiej. Na zawołanie biskupie wybrał słowa: «Oportet illum crescere». 25 listopada 1987 r. został mianowany ordynariuszem diecezji Rancagua. W latach 1987-1992 współpracował z Komisją ds. Reformy Katechizmu Kościoła Katolickiego. Posługę w diecezji Rancagua pełnił do 1993 r., kiedy to został mianowany biskupem diecezji Valparaíso. W 1996 r. rozpoczął pracę w Kurii Rzymskiej jako proprefekt Kongregacji ds. Kultu Bożego i Dyscypliny Sakramentów. Zrezygnował wówczas z rządów w diecezji; niedługo potem został wyniesiony do rangi arcybiskupa. Na konsystorzu 21 lutego 1998 r. Jan Paweł ii podniósł go do godności kardynalskiej.
Kard. Medina Estévez jest autorem wielu książek i artykułów z zakresu eklezjologii, duchowości i prawa kanonicznego. Za działalność naukową nadano mu m.in. tytuł doktora honoris causa Uniwersytetu Notre Dame w stanie Indiana ( usa ). Jego nauczanie i publikacje były podstawą do przyznania mu tytułu doctor scientiae et honoris causa przez Papieski Uniwersytet Katolicki w Chile. Został również mianowany kapelanem ad honorem Suwerennego Rycerskiego Zakonu Maltańskiego. Zmarł 3 października 2021 r. w Santiago, w wieku 94 lat.