Sucedió a su hermano Jorge Donato como gran duque titular de Hesse-Darmstadt, después de su muerte.
El 17 de noviembre de 1937, se casó con Margarita Campbell-Geddes, hija de Auckland, Campbell-Geddes, primer barón Geddes.
[3] El matrimonio tuvo lugar al día siguiente del accidente del Sabena OO-AUB en Ostende, donde fallecieron su madre, su hermano Jorge Donato, su cuñada Cecilia, que estaba embarazada, y dos de sus sobrinos.
[4] La pareja no tuvo descendencia, aunque después de la muerte de su hermano mayor, Luis adoptó a su sobrina Juana, pero la niña murió en 1939.
En 1960, Luis adoptó a su sobrino tercero, Mauricio de Hesse-Kassel.