Louvois descend d’une famille de marchands parisiens qui assumait de hautes responsabilités au sein de l’Etat. L’ascension professionnelle de Louvois se fait au sein de l’administration de la Guerre, aux côtés de son père à qui il succède.
Succédant à Colbert, sa nomination à la tête de la surintendance des Bâtiments du Roi le 6 septembre 1683 donne à Louvois l’occasion de satisfaire son goût pour les bâtiments et les jardins. Il lance de grands chantiers emblématiques : le Grand Commun, l’agrandissement des Petites et Grandes Ecuries, les ailes du Nord et du Midi, la Grande Galerie, l’Appartement du Roi, le cabinet des Médailles, l’Orangerie et le Trianon de Marbre.
Sa nouvelle fonction favorise également l’ascension du peintre Pierre Mignard, qui accède au titre de Premier peintre du Roi à la mort de Charles Le Brun en 1690.
Il supervise également l’aménagement des jardins, et notamment l’édification du bosquet de la Salle de Bal, du bosquet de la Colonnade, du bosquet des Dômes, du Potager du roi. Il s’occupe de l’ornement des jardins par les grands sculpteurs de l’époque : Coysevox, le Hongre, Tuby, Girardon. Il est de plus chargé de l’aménagement du Grand Parc, pour lequel il fait construire une enceinte de 40 km, et de la ville de Versailles.
La période Louvois est caractérisée également par la prédominance de travaux d’ingénierie et d’hydraulique : il met en place la dérivation de l’Eure au moyen d’un aqueduc monumental, l’Aqueduc de Maintenon, plus gros chantier des Bâtiments du Roi après le canal du Midi.
Après avoir réussi à donner à Versailles sa forme quasi définitive, Louvois meurt alors que de grands projets comme celui de la Chapelle royale sont encore en suspens. En perdant Louvois, le roi perd l’un de ses plus grands ministres. Son domaine de Meudon, par son faste tardif, attire la convoitise de Louis XIV qui, en 1695, en fait la résidence de son fils, Monseigneur le Grand Dauphin.