Будущий выдающийся химик появился на свет в Париже, Франция, 6 сентября 1906 года. Туда его родители приехали на лечение. Отец, Федерико Лелуар, был юристом, а мать звали Гортензия Агирре де Лелуар. Мальчик вернулся в Аргентину со своей матерью после того, как его отец умер в Париже. Первоначальное образование получил в начальной школе Св.Мартина, а затем в колледже Бомонта, Англия, где проучился всего несколько месяцев. Некоторое время он изучал архитектуру в Политехнической школе в Париже, но был вынужден бросить учебу из-за плохих оценок. Юноша поступил на медицинский факультет университета Буэнос-Айреса после возвращения в Аргентину. Там получил степень доктора медицины в 1932 году и проходил стажировку в больнице Рамос-Мехиа с 1932 по 1934 год.
В 1936 году переехал в Великобританию и в течение одного года работал в биохимической лаборатории больницы, а через год вернулся в Аргентину и завершил работу над докторской диссертацией по влиянию надпочечников на углеводный обмен. В 1947 году он, несмотря на скудное финансирование, начал исследования образования и распада лактозы в организме, что привело к открытию нуклеотидов, которые помогают сохранять сахар в организме во время биосинтеза углеводов. В том же году им была собрана команда ученых, в которую вошли Рауль Трукко, Алехандро Палдини, Энрико Кабиб и другие, которые помогли ему выяснить причины гипертонии из-за проблем с почками. Он и его команда открыли сахарные нуклеотиды, ответственные за метаболизм углеводов, в начале 1948 года, а позже — основные механизмы метаболизма галактозы, известные в настоящее время как «путь Лелуара», которые вызывали галактеземию. Когда в 1956 году скончался Хайме Кампомар, промышленник, финансировавший институт, исследовательская работа была приостановлена из-за нехватки средств. Лелуар получил финансирование от Национального института здоровья в США для продолжения исследований в институте. Химик был назначен главой и профессором кафедры биохимии в Университете Буэнос-Айреса в 1962 году. В 1983 году стал одним из ученых-основателей Академии наук стран третьего мира или TWAS, которая в настоящее время известна как Академия наук развивающихся стран. Луис также оставался директором Биохимического исследовательского института Кампомара до самой смерти в 1987 году.
Ученый женился на Амелии Зухербухлер в 1937 году и имел дочь по имени Амелия. Луис Лелуар умер в Буэнос-Айресе, Аргентина, 2 декабря 1987 года. Этот человек также известен тем, что изобрел сальсу-гольф в 1920-х годах, соус, который представляет собой смесь кетчупа и майонеза, очень популярный в Аргентине. Все любили его за непритязательный, вежливый характер и хорошее чувство юмора.