לואי רנו נולד בפריז, לאלפרד וברטה, רביעי משישה ילדים. בנעוריו הזניח את הלימודים ובילה את רוב זמנו בסטודיו של Léon Serpollet אשר בנה מנועי קיטור.
בשנת 1898 בנה את המכונית הראשונה, אשר התאפיינה בארבעה גלגלים, מנוע דלק, ותיבת הילוכים בת שלוש מהירויות.
ב־24 בדצמבר 1898 החליט להיות יצרן רכב, וב-25 בפברואר 1899 ייסד את חברת רנו ביחד עם אחיו מרסל. מרסל מונה לאחראי מנהלתי, ולואי עסק בבניית כלי רכב ובעיצובם. בסוף השנה הראשונה לפעילות החברה, ייצרו 76 רכבים.
בשנת 1905 החברה הפכה ליצרנית רכב סדרתית לאחר שקיבלה הזמנה לייצר 250 מוניות. בשנת 1911 יצא לואי לארצות הברית כדי ללמוד שיטות עבודה, בחברת פורד, אצל מתחרהו הנרי פורד.
כדי לקדם את מכוניות רנו התחילו האחים לואי ומרסל להשתתף, במרוצי מכוניות.
בחודש אוגוסט 1899, לואי ואחיו מרסל משתתפים במרוץ "פריז-טרוביל" וזוכים בניצחון בקטגוריית "נהגים חובבים". האחים רנו זוכים במקום הראשון במספר מרוצי מכוניות: פריז-אוסטנד, פריז-רמבואייה, ופריז-טולוז-פריז (מסלול של 1,148 ק"מ).
במרוץ "Grand Prix de Pau" - בשנת 1901, פריז-בורדו (לואי מגיע למקום ה-12 הכללי, ואחיו מרסל למקום ה-13, במרוץ פריז-ברלין (לואי מגיע למקום השמיני).
ב־1903 מרסל רנו נפצע קשה, ונפטר מפצעיו במרוץ המכוניות פריז-מדריד בהיותו בן 31. לואי זכה במרוץ במקום הראשון.
מלחמת העולם הראשונה
בזמן מלחמת העולם הראשונה היה מעורב לואי במאמץ המלחמתי. חברת רנו בנתה והרכיבה מכוניות, משאיות, טרקטורים, פגזים, רקטות, תותחים, מנועי מטוסים ומטוסי-סיור. בסוף המלחמה, התמנה קצין של לגיון הכבוד. בשנת 1928 ניהל מפעל עם כ-20,000 עובדים.