Fost elev al Liceului din Cahors, apoi, a studiat istoria și literatura, fiind student al lui Charles Diehl. După absolvire, a fost profesor la Reims, iar în 1899, a obținut doctoratul susținând disertația Le Schisme oriental du 11e siècle (în românăSchisma Orientală din Secolul al 11-lea).
Cea mai cunoscută operă a lui Louis Bréhier a fost triologia Le Monde byzantin (în română: Lumea Bizantină). Specialist în iconografia bizantină, a publicat în 1924 influentul tratat intitulat L'Art byzantin (în românăArta Bizantină).
Opere
De Græcorum judiciorum origine (1899)
Le Schisme oriental du 11e siècle, 1899
La Querelle des images, 1904
L'Église et l'Orient au Moyen Âge : les croisades.
Le travail historique (1908)
L'Auvergne (1912)
La Cathédrale de Reims. Une œuvre francaise, Paris, 1916
L'art chrétien, son développement iconographique des origines à nos jours, 1918
Les églises romanes
L'homme dans la sculpture romane
Études archéologiques : Le sarcophage des Carmes-Déchaux ; Les anciens inventaires de la cathédrale: La Bible historiée de Clermont
Les survivances du rite impérial romain: à propos des rites shintoïstes (1920)
L'Art byzantin, Paris, 1924
(editor și traducător) Histoire anonyme de la première croisade, éditée et traduite par Louis Bréhier, Paris, 1924
L'Art en France des invasions barbares à l'époque romane (1930)
Le Monde byzantin, Paris, 1947-1950 (3 volume)
----Volume 1: Vie et mort de Byzance
----Volume 2: Les Institutions de l'Empire byzantin