Людвиг фон Мизес родился во Львове в состоятельной еврейской семье. Его отец — инженер Артур Эдлер фон Мизес — был строительным подрядчиком и занимался финансированием прокладки железных дорог в Галиции и Буковине. Мать — Адель фон Мизес (урождённая Ландау) — приходилась племянницей известному австрийскому политику и депутату парламента доктору Иоахиму Ландау. Людвиг провёл раннее детство в Черновцах, затем семья перебралась в Вену.
Окончил Венский университет (1906). Профессор (приват-доцент (мл. лектор)) этого университета (1913—38). Служил в Венской Торговой палате, преподавал в Венской коммерческой женской академии и родном университете. Брат Рихарда Эдлер фон Мизеса. Уже в возрасте двенадцати лет разговаривал на немецком, польском и французском языках, читал по латыни, понимал украинский язык. У него было два младших брата: известный физик Рихард фон Мизес и Карл фон Мизес, который умер в младенчестве от скарлатины.
Продолжатель традиций К. Менгера и Э. Бём-Баверка. Следовал в своей методологии таким принципам классической австрийской школы в экономике как субъективизм и рационализм, отрицание применимости методов естественных наук к анализу экономических явлений. Новаторство Мизеса в методологии — метод априоризма — построение на базе каузального генетического метода своеобразных логических конструкций, которые не могут быть опровергнуты опытным путём.
Яркий представитель либерализма — сторонник невмешательства государства в экономику. В 1922 году в книге «Социализм: Экономический и социологический анализ» подверг критике идеи социализма и аргументировал невозможность социализма по многим причинам — в том числе и по причине невозможности корректного экономического расчёта.
Автор работ в сфере циклов и денежного обращения, человеческого поведения, философии и теории познания (эпистемологии).
В 1920-34 гг. организовал частный семинар при Торговой палате Австрии. Среди учеников Мизеса — экономисты Ф. фон Хайек, Г. фон Хаберлер, Ф. Махлуп, Мюррей Ротбард, математик К. Менгер-младший, социолог А. Шюц. В 1926 г. основал Австрийский институт исследования бизнес-циклов.
Весной 1934 года Мизес получил приглашение занять профессорскую должность на кафедре межнациональных экономических отношений в Высшем интернациональном институте Женевского университета.
С 1945 по 1968 г. — профессор Нью-Йоркского университета. В 1946 году Мизес и его жена получили американское гражданство
Публикации Мизеса в целом представляет собой исследование классических микроэкономических проблем (ценности, процента, заработной платы, капитала и т. д.) в сочетании с убеждённым отстаиванием принципов свободной рыночной экономики.
Вдовой учёного в 1982 г. был основан научный Институт Людвига фон Мизеса.