Luisa era la hija del príncipe Juan Augusto de Sajonia-Gotha-Altemburgo (1704-1767) de su matrimonio con Luisa de Reuss-Schleiz (1726-1773), hija del conde Enrique I de Reuss-Schleiz.

Se casó el 31 de mayo de 1775 en el castillo de Friedenstein en Gotha con Federico Francisco, príncipe heredero de Mecklemburgo-Schwerin,[1]​ y desde 1785 duque reinante en el ducado de Mecklemburgo-Schwerin y desde 1815 gran duque de Mecklemburgo.

[2]​ Cuando la duquesa Luisa murió, fue sepultada en la tumba construida para ella por Luis, el Mausoleo-Luisa detrás del castillo de Ludwigslust.

Ubicado ante la cripta hay dos leones de piedra arenisca y en la entrada con letras doradas la palabra "Louise".

De su matrimonio Luisa tuvo los siguientes hijos: