В 844 г. был коронован Папой Сергием как король лангобардов, в 850 г. Папой Львом IV — как римский император.

При отречении своего отца получил королевство Италию. Титул императора не давал ему никаких преимуществ перед остальными франкскими королевствами. Союз с Греческой империей для изгнания сарацин привел к завоеванию Бари в 871 г., но скоро оба императора поссорились из-за первенства, так как греки не хотели признать за Людовиком титул Августа. После его младшего брата Карла, умершего бездетным в 863 г., Людовик получил часть Бургундии, но владения другого его брата, Лотаря II († 869), также не оставившего прямых наследников, достались Карлу Лысому84377 и Людовику Немецкому84376.

С бездетной смертью Людовика прекратилась итальянская ветвь Каролингов.