Родилась в городке Черривейл (штат Канзас). Отец — Леонард Портер Брукс, юрист. Мать — Майра Руд Брукс, пианистка. Луиза — вторая из четверых детей в семье.

Мать Луизы увлекалась искусством. Она поощряла пристрастие дочери к танцам, что сыграло большую роль в выборе первой профессии будущей звезды немого кино. К десяти годам Луиза Брукс начала получать свои первые гонорары за выступления на рождественских вечерах в клубах «Киванис» и «Ротари». В 15 лет Луиза бросила школу и уехала в Нью-Йорк со своим учителем танцев.

Начинала в 1922 году как стажерка в труппе «Танцоры „Денишона“», занимавшейся постановками современного танца. Одной из её партнерш была Марта Грэм, ставшая подругой Брукс на всю жизнь. «Я училась играть, глядя, как танцует Марта Грэм, — позже говорила Брукс в интервью Кевину Браунлоу, а двигаться в кадре я училась, глядя на Чаплина». В 1924 Брукс уволили.

В 1925 году успешно прошла кинопробы и получила эпизодическую роль в фильме «Улица забытых людей» (The Street of Forgotten Men), а уже в следующей картине, «Американская Венера» (The American Venus, 1926), её роль была более значительной. Вершиной её карьеры была роль Лулу в фильме Пабста «Ящик Пандоры» (1929, по одноименной драме Ведекинда), она играла также в следующем фильме Пабста «Дневник падшей женщины» (1929).

Брукс перестала сниматься в 1938 году и зарабатывала на жизнь, танцуя в ночных клубах. Занималась живописью, литературой; написала автобиографию. В 1976 году снялась в документальном фильме «Воспоминания о Берлине», в 1984 году — в документальном фильме «Лулу в Берлине».

Образ Луизы Брукс вдохновил Бьоя Касареса на создание образа Фаустины в романе «Изобретение Мореля» (1940). Брукс и её фильмы были заново открыты во Франции 1960-х годов режиссёрами «новой волны». Документальный фильм «Лулу в Берлине» (1984) о работе Брукс с Пабстом снял Ричард Ликок. Статью о ней написал влиятельный британский театральный критик Кеннет Тайнен. В документальном биографическом фильме «Луиза Брукс: в поисках Лулу» (1990) текст читала Ширли Маклейн. Образ Луизы Брукс, её характерная стрижка не раз использовались в кино и комиксах. Образ Луизы Брукс стал эротическим символом эпохи немого кино.