Louis Le Vau urodził się w Paryżu, jako syn mistrza murarskiego o tym samym imieniu. Do 1639 roku był odnoszącym sukcesy architektem, którego zainteresowania koncentrowały się na rozwoju île Saint-Louis jako dzielnicy mieszkalnej. Tam projektował domy dla wielu zamożnych patronów, w tym Sainctot, Hesselin, Gillier, Gruyn des Bordes i Jean Baptiste Lambert. Hôtel Lambert ujawnia, że architekt jest genialnym innowatorem w dostosowywaniu pomysłowego planu do wysoce nieregularnego miejsca. Projektował także rezydencje wiejskie. Przed 1645 wybudował Zamek w Livry, później nazwany Le Raincy (zniszczony podczas Rewolucji Francuskiej).

w 1654 roku Le Vau został pierwszym architektem króla. Trzy lata później otrzymał od Nicolasa Fouqueta ważną prowizję za Zamek w Vaux-le-Vicomte. Budynek i jego kompleks ogrodowy przyćmiły blaskiem wszystkie inne dni. Zgrupowanie i kontrasty kształtu w masywnych bryłach budynku, monumentalne w skali, zapewniają imponujący efekt wizualny. Ogólnie Rzecz Biorąc, Le Vau był bardziej zainteresowany ogólnym efektem wspaniałości niż właściwym zastosowaniem klasycznego idiomu do problemów strukturalnych.

w Vaux na szczególną uwagę zasługuje Wielki centralny Owalny salon zwrócony w stronę ogrodów; stanowi kulminację nowatorskiego pomysłu Le Raincy, w którym podobna forma regulowała kształt głównej części budynku. Le Vau ściśle współpracował w Vaux z malarzem-dekoratorem Charlesem Le Brunem i architektem krajobrazu André Le Nôtre.

w 1660 roku Le Vau zajmowało się głównie projektami królewskimi. Jako pierwszy architekt uzupełnił Zamek w Vincennes, zaprojektował Szpital La Salpêtrière, przerobił fasadę Tuileries, przebudował Galerie d ’ Apollon w Luwrze, która została zniszczona przez pożar w 1661 roku, oraz zaprojektował i wzniósł nowe południowe skrzydło Luwru. Wykonał również projekt dodatkowego skrzydła Luwru zwróconego w stronę Saint-Germain-i 'Auxerrois, ale został on odrzucony przez Jeana Baptiste’ a Colberta; ostateczny projekt tej fasady (Kolumnady) wydaje się być wspólnym wysiłkiem Le Vau, Le Brun i Claude ’ a Perraulta.

od 1661 roku aż do śmierci Le Vau pracował sporadycznie w Wersalu. Początkowo jego praca ograniczała się do przebudowy zamku zbudowanego przez Ludwika XIII w 1624 roku. Później dodał do boków dziedzińca iwingi, a po 1668 roku stworzył swoją słynną „kopertę”, która całkowicie zamaskowała ogrodową fasadę starszej budowli we wspaniałej, monumentalnie skalowanej klasycznej sukience. Wielkie schody, lub Escalier des Ambassadeurs, zaprojektowane przez Le Vau, zostały zbudowane po jego śmierci przez François d ’ Orbay, stałego współpracownika Le Vau. Klatka schodowa (zniszczona w XVIII wieku) była uważana za jedną z najbardziej imponujących w Europie. Dekoracja została zaplanowana przez Le Brun.

jednym z najbardziej trwałych dzieł Le Vau był jego projekt (1660) dla Collège des Quatre Nations (dziś Institut de France) w Paryżu. Wykonany po jego śmierci przez D ’ Orbay, jest unikalny dla Francji w ucieleśnianiu w swoim planie i elewacji wielu zasad rzymskiej architektury barokowej, praktykowanych przez Pietro da Cortona i Francesco Borrominiego. Projekt odzwierciedla ciągłe dążenie Le Vau do wizualnej wielkości.