Ludwig war der zweite Sohn des Königs Friedrich Wilhelm II. von Preußen (1744–1797) aus dessen zweiter Ehe mit Friederike (1751–1805), Tochter des Landgrafen Ludwig IX. von Hessen-Darmstadt. Sein nur ein Jahr älterer Onkel zweiten Grades, der Prinz Friedrich Ludwig Christian von Preußen – Sohn des Prinzen Ferdinand – wurde zur Unterscheidung von Louis zeitlebens Prinz Louis Ferdinand genannt.
Ludwig begann am 7. November 1786 als Fähnrich im 1. Bataillon Garde (Nr. 15a) eine Militärkarriere. Nebenher durchlief er von 1790 bis 1792 die Kavallerieregimenter Garde du Corps und Gensdarmes und nahm anschließend bis 1794 im Stab des Königs als Major der Kavallerie an der Kampagne in Frankreich teil.
Im Dezember 1793 heirateten sein älterer Bruder Friedrich Wilhelm und er selbst zwei Töchter des Herzogs Karl II. zu Mecklenburg und dessen ersten Ehefrau Friederike Prinzessin von Hessen-Darmstadt. Am 24. Dezember heirateten Kronprinz Friedrich Wilhelm und Prinzessin Luise. Am 26. Dezember folgte die Heirat von Prinz Louis mit der jüngeren der beiden Schwestern, Prinzessin Friederike (1778–1841).
Im Dezember 1796 erkrankte Prinz Louis in Berlin an Diphtherie, der er kurz darauf erlag. Er wurde in der Hohenzollerngruft des Berliner Doms beigesetzt.
Seine Witwe Prinzessin Friederike heiratete in zweiter Ehe 1798 den Prinzen Friedrich Wilhelm zu Solms-Braunfels. In dritter Ehe heiratete sie 1815 Ernst August Herzog von Cumberland. Mit dessen Thronbesteigung 1837 als König Ernst August I. von Hannover wurde sie hannoversche Königin.
Versuch eines Beitrags zur Charakteristik des Prinzen Friedrich Ludwig Karl von Preußen, Belitz & Braun, Berlin 1797. (Digitalisat in der Digitalen Bibliothek Mecklenburg-Vorpommern)
