Луиза Августа родилась 30 января 1757 года в многодетной семье ландграфа Людвига IX и его первой жены Каролины Цвайбрюкен-Бестерфельдской. Воспитанием Луизы, как и ее сестер, занималась мать, которая в Европе считалась очень образованной женщиной. Она дружила с Гёте и другими знаменитыми людьми.

В 1772 году императрица Екатерина II начала поиски невесты для своего сына великого князя Павла Петровича. В число избранных попали и принцессы Гессенские. 15 июня 1773 года Павел встречается с тремя принцессами: Амалией, Вильгельминой и Луизой. Выбор цесаревича падает на среднюю, Вильгельмину. Она приняла православие и стала великой княжной Натальей Алексеевной.

27 июня 1773 года ландграфиня Каролина и три ее дочери были удостоены Ордена Святой Екатерины. При отъезде из Петербурга ландграфине и принцессам была подарена изрядная сумма. Благодаря милостям Екатерины приданое принцесс было обеспечено.

Вскоре был найден жених и для Луизы Августы. Им стал герцог Карл Август Саксен-Веймар-Эйзенахский. Луиза Августа попала в богемную атмосферу веймаровского двора, который называли «германскими Афинами». В их семье родилось 7 детей.

В октябре 1806 года французская армия Наполеона вторглась в Саксонию. Начались грабежи, бесчинства солдат. В это время в городе оставалась герцогиня Луиза. В ее дворце искали убежища женщины, дети, старики. Герцогиня посылала несчастным людям продукты из своих запасов, сама ходила по домам, утешая жителей.

15 октября 1806 года в Веймар прибыл Наполеон. Состоялась встреча императора и герцогини Луизы. Она знала, что Наполеон не пощадит маленького княжества, поскольку его владелец находился в ряду противников Франции. Но спокойное достоинство, с которым герцогиня встретила Наполеона, привыкшего к повиновению поверженных им владетельных особ, обезоружило его. Воздавая должное ее превосходству, Наполеон не стал преследовать Карла Августа и пощадил маленькую страну. Так хрупкая женщина не только спасла свои владения, но и подала пример благородного поведения другим немецким князьям.

Скончалась великая герцогиня Луиза Августа 14 февраля 1830 года.