Ludwig Renn is afkomstig uit de Saksische adel die haar basis had in Golßen (Niederlausitz). Zijn moeder, Bertha Julie geboren Raspe (1867-1949), was van burgerlijke afkomst. Via zijn vader, Johann Carl Vieth von Golßenau (1856-1938), hoogleraar wiskunde en opvoeder aan het Dresdense koningshof, had hij een vriendschappelijke relatie met de Saksische kroonprins, Georg Friedrich August van Saksen. In 1910 begon Ludwig Renn als officier in het Duitse leger.
Van 1914 tot 1918 vocht hij tijdens de Eerste Wereldoorlog als bataljonscommandant aan het westelijk front. Na de oorlog was hij kapitein van de Dresdner veiligheidspolitie. In 1920 weigerde hij in de loop van de Kapp-putsch op revolutionaire arbeiders te schieten en verliet kort daarna de dienst. Hij reisde van 1920 tot 1923 en studeerde in Göttingen en Münchenrecht, economie, kunstgeschiedenis en Russischefilologie.
In 1923 werd hij tijdens de inflatie kunsthandelaar in Dresden. In 1926 maakte hij een wandeltocht door Zuid-Europa en het Midden-Oosten. In 1927 voltooide hij in Wenen zijn studies Archeologie en Oost-Aziatische geschiedenis. In datzelfde jaar keerde hij terug naar Duitsland en hield lezingen over de Geschiedenis van China. In 1928 publiceerde hij zijn eerste boek Krieg ("oorlog"), een beroemde, veel gelezen, sobere anti-oorlogsroman.
Na zijn toetreding tot de KPD en Roter Frontkämpferbund was hij tevens de secretaris van de bond van proletarisch-revolutionaire schrijvers en redacteur van de communistische literaire tijdschriften Linkskurve en Aufbruch.
Na de nederlaag van de Republikeinen in Spanje vertrok Renn via Engeland en Amerika in ballingschap naar Mexico waar hij als voorzitter van het Nationalkomitee Freies Deutschland werkzaam was en de wereldtaal Esperanto bevorderde. Naar Duitsland kwam Renn terug in 1947: hij vestigde zich in de Sovjet-bezettingszone in Duitsland en hij werd lid van de SED.
De homoseksuele Renn woonde vanaf zijn terugkeer uit Mexico samen met Max Hunger. Vanaf 1949 tot aan zijn dood woonde hij met Hans Pierschel en Max Hunger in Berlin-Kaulsdorf. Zij werden in een gemeenschappelijk graf op het Zentralfriedhof Friedrichsfelde in Berlijn begraven. In Berlin-Marzahn is de Ludwig-Renn-Straße naar hem vernoemd.
