Луи-Мишель ван Лоо был старшим сыном известного художника Жана-Батиста ван Лоо. Учился рисовать у отца, в Турине и в Риме. Кроме этого посещал занятия в Королевской академии искусств в Париже, в которой в 1726 году ему была присуждена 1-я премия по живописи. В 1728 Луи-Мишель, вместе с братом Франсуа, в сопровождении своего дяди Шарля-Андре ван Лоо, вновь приезжает в Рим, где знакомится с Франсуа Буше. В 1732 году художник возвращается во Францию — через Турин, где пишет портрет семьи герцога Савойского. В Париже ван Лоо принимается в Королевскую академию искусств, и преподаёт в ней с 1735 года.
В 1737 году ван Лоо приглашается в Мадрид, где становится придворным художником испанского короля Филиппа V. В Испании ван Лоо занимается также и преподавательской деятельностью, в 1752 году стал одним из основателей испанской Королевской Академии искусств (Real Academia de Bellas Artes de San Fernando).
В 1753 году ван Лоо возвращается во Францию, и в Париже также работает при королевском дворе. Был автором нескольких портретов короля Людовика XV. В 1765 году занимает пост своего дяди Шарля-Андре ван Лоо, бывшего директором художественной школы ?cole Royale des ?l?ves Prot?g?s при Королевской академии художеств. Кисти Л.-М. ван Лоо принадлежат портреты некоторых видных исторических деятелей — Дени Дидро, марикиза де Помбал и др.