Летом 1791 года на свет появился третий ребенок принца Карла Эрнста Бирона и его супруги польской княжны Аполлонии Полинской. Новорожденную нарекли Луизой и она стала младшей сестрой двоим братьям и старшей - сестре Екатерине. Кроме того девочка приходилась родной внучкой любимого фаворита императрицы Анны Иоанновны.
В возрасте 9 лет принцесса Луиза лишилась матери и месте с 7-ей сестрой была определена в Смольный институт благородных девиц, где проучилась до своего 18-летия. После выпуска девушка была принята к императорскому двору в качестве фрейлины вдовствующей императрицы. Мария Федоровна благосклонно относилась к сестрам Бирон и старалась устроить их судьбу.
В 1812 году младшая из сестер вышла замуж. Избранником Екатерины Бирон стал граф Михаил Юрьевич Вильегорский. К сожалению союз оказался недолгим - молодая графиня скончалась при родах. Луиза Карловна замуж не спешила - у нее был бурный роман с женатым Петром Давыдовым. К сожалению ни к чему хорошему увлечение девушки не привело.
В 1816 году Луиза Карловна вышла замуж за вдовца своей покойной сестры Вильегорского. Бракосочетание проходило тайно, без разрешения императрицы и против церковного устава - согласно православной вере Луиза и Михаил не могли вступать в брак. Общественность, узнав о произошедшем, была крайне возмущена, но возлюбленные не обращали внимания на окружающих.
В семье Вильегорских, помимо старшей дочери Михаила Марии, воспитывалось пятеро детей: Иосиф (1817), Аполлинария (1818), Софья (1820), Михаил (1822) и Анна (1823). Из-за финансовых сложностей супруги с детьми были вынуждены перебраться жить в село Фатеевка, которое позднее получит название Луизино. Лишь в 1827 году супруги вернулись в столицу.
Супруги Вильегорские очень быстро влились в светскую жизнь Петербурга. Их дом на Михайловской площади часто посещали не только высокопоставленные придворные, но и Великие князья, члены императорской семьи. Графиня Луиза Карловна прославилась своим радушием и блестящими приемами. Современники отзывались о хозяйке дома весьма лестными словами:
«очень хороша собою: живая, деятельная, умная и благоразумная, но с оттенком дидактическим или нравоучительным, как бывает большею частью с начальницами учебных заведений… она была приветлива и добра до бесконечности».
«Её главное очарование составляли глаза: красивого разреза, редкого цвета, искрящиеся умом, среднего роста, скорее крепкая, чем худощавая, она была необыкновенно легка и грациозна в движениях. У неё были длинные шелковистые каштановые волосы. Она носила их заплетенными в косу, обернутую вокруг головы и приколотую четырьмя большими золотыми шпильками. Выражение её лица могло быть очень суровым и холодным, хотя она была необыкновенно добра».
Графиня Вильегорская души не чаяла в своих детях. С рождением первенца она отказалась от услуг кормилицы и сама выкормила всех своих детей - в то время мало женщин решалось на подобной поступок. Все свободное время Луиза Карловна посвящала детям и лично занималась их воспитанием, не доверяя гувернанткам и воспитателям.
Все три дочери Вильегорских воспитывались в скромности. Дошло до того, что императрица Александра Федоровна обратила внимание графини на то, что девушкам стоило бы обновить гардероб, но Луиза Карловна поблагодарила государыню за совет и осталась при своем. Удивительно, но после замужества все дочери остались жить в родительском доме. В обществе дом Вильегорских стали называть "ноевым ковчегом". Не стало достойной женщины, воспитавшей достойных детей в феврале 1853 года. Она скончалась после продолжительно болезни в возрасте 61-го года.