Louis war der Sohn des Guillaume Marillac (1500-1573) und der Antoinette Camus. Sein war Michel de Marillac (1563-1632) der Siegelbewahrer Ludwigs XIII.
Louis trat in die Armee ein machte schnell Karriere. 1598 war er Kammerherr Heinrichs IV. dann Leutnant der Leibgarde des Herzogs Anjou. Er wurde Botschafter in Savoyen Mantua Florenz Venedig (1611) Lothringen Deutschland und Italien (1616). Ludwig XIII. ernannte ihn 1617 zum Maréchal-de-Camps (Generalmajor) und Commissaire Général des Armées . Er begleitete den König auf dessen und wurde 1621 vor Montauban verwundet. 1626 er zum Generalstatthalter der Trois-Évêchés ( Metz Toul Verdun ) ernannt und war auch an der Belagerung von La Rochelle und der Einnahme der Île de Ré 1627 beteiligt. Am 12. Juni 1629 ernannte ihn der König anläßlich der von Privas zum Marschall von Frankreich .
Einer Verschwörung gegen Richelieu beschuldigt wurde Louis wie auch sein am 22. November 1629 in Italien verhaftet und zunächst auf Sainte-Ménehould inhaftiert bevor er in die Zitadelle Verdun später auf Schloss Pontoise verlegt wurde. Prozess dauerte zwei Jahre. Ungeachtetet seiner 40jährigen und loyalen Dienste wurde er auf Veranlassung Richelieus am 8. Mai 1632]] zum Tode verurteilt und zwei später auf der Place de Grève in Paris unter dem Vorwand der Untreue enthauptet.
Nach dem Tod des Kardinals wurde vom Parlament rehabilitiert.
Seine uneheliche aber von ihm anerkannte war die hl. Louise de Marillac (1591-1660) 1633 gemeinsam mit Vinzenz von Paul die Genossenschaft der Töchter der christlichen Filles de la Charité in Deutschland bekannt als Vinzentinerinnen gründete.