Junto con su hermano menor Enrique, comenzó su entrenamiento militar en 1854 y dos años más tarde los hermanos comenzaron a estudiar en las universidades de Göttingen y Gießen.

La madre decidió que sus hijos ingresarían al servicio militar prusiano, a pesar de que el tío de Luis, Alejandro, ofreció el servicio militar austriaco.

Alicia era la hermana de la princesa Victoria , lo que convirtió a Luis en el cuñado del príncipe heredero Federico, el más tarde emperador alemán, con quien tuvo una amistad desde su juventud en el ejército prusiano.

Con el príncipe heredero, también emprendió un extenso viaje a Oriente en 1869 para abrir el Canal de Suez.

Los asuntos de estado se llevaron a cabo bajo Luis IV, Julius Rinck von Starck y Jakob Finger como primer ministro de acuerdo con los principios liberales del gran duque y la mayoría liberal en el Landtag.

En 1910, sus restos fueron trasladados al nuevo mausoleo recién terminado de la gran familia ducal en el parque Rosenhöhe en Darmstadt.