Mianowany biskupem Lyonu, nigdy nie objął swojej stolicy biskupiej. W 1295 Bonifacy VIII mianował go biskupem Tuluzy. Rok później Ludwik wstąpił do Zakonu Braci Mniejszych, składając śluby zakonne w Rzymie w kościele Ara Coeli. Święcenia kapłańskie przyjął 20 maja 1296 w Neapolu. Nie zważając na protesty rodziny, zrezygnował z prawa do sukcesji. Mimo złego stanu zdrowia, chorował na gruźlicę, odbył podróż do Rzymu, gdzie wziął udział w kanonizacji króla Ludwika IX, który był bratem jego dziadka. W Tuluzie przebywał zaledwie kilka miesięcy w 1297. Pośredniczył w sporze między Jakubem II Aragońskim a hrabią de Foix. Zmarł po powrocie z Katalonii 19 sierpnia 1297 w Brignoles, mając zaledwie 23 lata. Został pochowany w kościele franciszkanów w Marsylii. W 1423 relikwie św. Ludwika jako łup wojenny Alfonsa V Aragońskiego trafiły do Katedry pw. Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny w Walencji. Król Hiszpanii Ferdynand VI Burbon zwrócił je jednak Francji.