También fue el padre del primer Gran Duque Federico Francisco I de Mecklemburgo-Schwerin.

Luis nació en Grabow, Mecklemburgo-Schwerin, como el tercer hijo y el segundo varón del duque Cristián Luis II de Mecklemburgo-Schwerin (1683-1756), (hijo del duque Federico de Mecklemburgo-Grabow y de la landgravina Cristina Guillermina de Hesse-Homburg) y su esposa, la duquesa Gustava Carolina de Mecklemburgo-Strelitz (1694-1748), (hija del duque Adolfo Federico II de Mecklemburgo-Strelitz y la duquesa María de Mecklemburgo-Güstrow).

Después de la muerte del padre en 1756, su hermano Federico sucedió en el ducado.

Como su hermano permaneció soltero y sin hijos fue nombrado heredero, pero murió en 1778, a la muerte de su hermano en 1785 su hijo Federico Francisco, sucedió como duque de Mecklemburgo-Schwerin, y más tarde como Gran Duque de Mecklemburgo-Schwerin.

Junto con su esposa, el príncipe heredero Luis era mecenas y defensor de las bellas artes.