Louis Garrel hace su primer aparición en la gran pantalla con sólo 6 años en ‘Les Baisers de secours’, junto a su madre Brigitte Sy y su abuelo Maurice Garrel. Graduado por el Conservatorio Nacional de Arte Dramático consigue su primer papel importante en 2001 en ‘Ceci est mon corps’, de Rodolphe Marconi. En 2006, se convierte en el amante de Valeria Bruni Tedeschi en ‘Actrices’, y participa en ‘Dans Paris’, al lado de Romain Duris. Un año después se pone a las órdenes de su padre Philippe Garrel en ‘La Frontière de l'aube’. En 2008, el actor se pone por primera vez detrás de las cámaras en el cortometraje ‘Mes copains’. Al año siguiente participa en la última película de su director fetiche Christophe Honoré, ‘Non ma fille, tu n'iras pas danser’, antes de unirse a Julie Depardieu y de Pascal Greggory en ‘Le Mariage à trois’, de Jacques Doillon.