Luigi nasce nel castello di famiglia a Castiglione delle Stiviere il 9 marzo 1568 e viene battezzato il 20 aprile dello stesso anno. È il primo di sette figli nati dal matrimonio fra il marchese Ferrante Gonzaga, al servizio di re Filippo II di Spagna, e Marta dei conti Tana di Chieri (Torino), erede del titolo e naturalmente con un futuro da soldato. Perciò il padre lo porta in mezzo alla truppa già da bambino. Poi cominciano per lui i soggiorni in varie corti e gli studi.
Nel 1580, dodicenne, Luigi riceve la prima Comunione dalle mani di San Carlo Borromeo. Nel 1581 va a Madrid per due anni, come paggio di corte e studente. È di questa epoca un suo celebre ritratto. Autore è il grande El Greco, che mostra il Luigi autentico (come pochi altri suoi ritratti), e ben diverso dal fragile piagnone raffigurato più tardi da tanta pittura per sentito dire, fuorviata dal fervore maldestro di oratori e biografi: purtroppo la sua austerità di vita (da lui contrapposta alla fiacchezza morale del gran mondo) sarà, per molto tempo, presentata come una sorta di avversione ossessiva nei confronti della donna.
In Spagna, Luigi è brillante alunno di lettere, scienza e filosofia e tiene la tradizionale dissertazione universitaria; insieme, legge testi spirituali e relazioni missionarie, si concentra nella preghiera, decide di farsi gesuita e - malgrado la contrarietà del padre - a 17 anni entra nel noviziato della compagnia di Gesù a Roma, dove studia teologia e filosofia.
Nel 1589 - a 21 anni - lo mandano a Castiglione delle Stiviere per mettere pace tra suo fratello Rodolfo (al quale ha ceduto i propri diritti di primogenito) e il duca di Mantova. Obiettivo raggiunto: Luigi si muove bene anche in politica, anche se la sua salute è fragile (e le severe penitenze certamente non lo aiutano).
Nel ritorno a Roma, un misterioso segnale gli annuncia vicina la morte. È il momento di staccarsi da tante cose, ma non dalla sofferenza degli altri, non dalla lotta per difenderli.
Nel 1590-91 un insieme di mali infettivi semina morte in tutta Roma, stende in 15 mesi tre Papi uno dopo l'altro (Sisto V, Urbano VII, Gregorio XIV) e migliaia di persone. Contro la strage si batte Camillo de Lellis con alcuni confratelli, e così fa Luigi Gonzaga. Ma siccome è malato anche lui da tempo, gli si ordina di dedicarsi ai casi non contagiosi. Però lui, trovato in strada un appestato in abbandono, se lo carica in spalla e lo porta in ospedale, incaricandosi di curarlo.
Poi torna a casa e pochi giorni dopo muore, a 23 anni.
"In una commovente lettera, il 10 giugno, egli prese commiato dalla madre" (L. von Pastor).
Nel 1726 papa Benedetto XIII lo proclamerà santo.
Il suo corpo si trova nella chiesa di Sant'Ignazio in Roma, il capo è custodito invece nella basilica a lui dedicata a Castiglione delle Stiviere, suo paese natale (vedi approfondimento su San Luigi Gonzaga sul sito del Santuario).
Nel 1991 anche papa san Giovanni Paolo II viene a Castiglione per un pellegrinaggio sulle orme del santo patrono dei giovani.