En su infancia, Louis no mostró ningún tipo de interés hacia la música, sino a la actuación. A pesar de esto, cita al cantante Robbie Williams como su modelo a seguir. En su carrera con One Direction, ha compuesto temas como «Taken», «Everything About You», «Same Mistakes», «Last First Kiss», «Back for You» y «Summer Love», pertenecientes a los álbumes Up All Night y Take Me Home.
Louis Tomlinson nació el 24 de diciembre de 1991 en Doncaster, Reino Unido, bajo el nombre de Louis Troy Austin. Es hijo de Troy Austin y Johannah Poulston (fallecida en diciembre de 2016 de leucemia) y medio- hermano mayor de Charlotte "Lottie", Félicité "Fizzy" y las gemelas Phoebe y Daisy (producto del matrimonio de su madre con Mark Tomlinson) y Ernest y Doris ( gemelos nacidos en 2014 producto de su matrimonio con Daniel Deakin). En una entrevista con Daily Record, su madre explicó que se separó de Troy Austin cuando Louis era joven, así que adoptó el apellido de su en aquel entonces padrastro, Mark Tomlinson. Tiene otra medio- hermana llamada Georgia Austin, hija de su padre biológico.
Cuando Louis tenía 11 años, obtuvo un papel de extra en la película dramática de ITV, Fat Friends. A raíz de esto, comenzó a asistir a una escuela de actuación en su tiempo libre. También asistió a The Hayfield School, pero se retiró luego de no pasar su primer año en nivel avanzado. Posterior a esto, trabajó en un local de cine y fue mesero en el Doncaster Rovers Football Club. Louis audicionó en The X Factor con una versión de la canción «Hey There Delilah» de Plain White T's y avanzó a la siguiente etapa.
Tras audicionar para The X Factor, la jueza Nicole Scherzinger sugirió que Louis formase parte de un grupo llamado One Direction junto con Harry Styles, Zayn Malik, Niall Horan y Liam Payne.
