Elle se forme au Conservatoire WA Mozart en art dramatique avec Alain Gintzburger et au Conservatoire National Supérieur d’Art Dramatique de Paris, où elle met en scène notamment, La Valse (création collective), Je peux conduire un optimiste, un texte d’elle-même et Oncle Vania de Tchekhov. Elle travaille avec François Cervantes, Yan-Joël Collin, Hugues Jourdain, Camille Dagen, Mathieu Mottet...

À sa sortie du conservatoire, elle joue dans La Tragédie de Macbeth, mise en scène Frédéric Bélier-Garcia puis L'échange de Paul Claudel, m.e.s. Christian Schiaretti.

Au cinéma, on a pu la voir dans Synonyme de Nadav Lapid et L’Amant d’un jour de Philippe Garrel, film qui a obtenu le prix SACD à La Quinzaine des Réalisateurs au Festival de Cannes en 2017. Pour son rôle dans ce film, Louise Chevillotte a été distinguée Révélation César 2018.

Elle a joué également avec Marie Vinay dans son court-métrage, Original Kid.