Filhos de um empresário do ramo fotográfico, frequentam a escola técnica e trabalham na empresa de papéis e filmes fotográficos do pai, desenvolvendo processos fotográficos e equipamentos.
Em 1895 conseguem inventar a máquina com a função, ao mesmo tempo, de câmera e de projetor, a que dão o nome de cinematógrafo. A apresentação pública do aparelho, no dia 28 de dezembro de 1895, no Grand Café de Paris, marca o início da história do cinema.
Na ocasião, são exibidos diversos documentários curtos realizados por Louis, como A Saída dos Operários das Usinas Lumière, A Chegada de um Trem à Estação, O Mar e A Refeição do Bebê, todos retratando cenas da vida cotidiana. Louis cria também a comédia no cinema, com o filmeO Regador Regado (1896), e o cinema documentário-histórico, com Vida e Paixão de Jesus Cristo (1898). Em 1919 é eleito membro da Academia Francesa de Ciências. Ao todo, realiza mais de 1,4 mil filmes. Auguste abandona o cinema para dedicar-se à biologia e à medicina. Louis morre em Bandol e Auguste, em Lyon.