Louis XV naquit le 15 février 1710 à Versailles. Fils de Louis, duc de Bourgogne et de Marie-Adélaïde de Savoie, petit-fils du Grand Dauphin, arrière-petit-fils de Louis XIV, il fut titré à sa naissance duc d'Anjou. Conformément à la coutume, il fut élevé jusqu'à ses 7 ans par une femme, la gouvernante des Enfants de France, depuis 1704 la duchesse de Ventadour, secondée par Madame de La Lande, sous-gouvernante.

Le 14 avril 1711, il perdit son grand-père, puis en février 1712, ses deux parents. En mars de la même année, les deux enfants du couple défunt contractèrent la même maladie, une forme de rougeole. Les médecins s'acharnèrent sur le frère aîné, anciennement duc de Bretagne, qui mourut le 8 mars. Le duc d'Anjou fut sauvé par sa gouvernante qui l'arracha aux médecins et refusa énergiquement qu'on le saignât. À 2 ans, le duc d'Anjou devint le nouveau dauphin.

En 1714, il reçut un instituteur, l'abbé Perot. Celui-ci lui apprit à lire et à écrire, ainsi que des rudiments d'histoire et de géographie et, bien sûr, un enseignement religieux empreint de sulpicisme. En 1715, le jeune prince reçut également un maître à danser, puis un maître à écrire. C'est Mme de Maintenon qui se trouvait derrière toutes ces nominations. Elle surveilla dans l'ombre l'éducation du prince.

En février 1715, il participa à sa première cérémonie, la réception d'un ambassadeur de Perse à Versailles. À 5 ans, on le jugeait bel enfant, doué d'une intelligence vive et d'une bonne mémoire, gai et farceur. Il était particulièrement attiré par l'histoire et la géographie. Rescapé d'une famille décimée, il trouva en Madame de Ventadour sa seule source d'affection, l'appelant "Maman Ventadour", voire "maman" tout court.

Le 1er septembre 1715, Louis XIV mourut, non sans lui avoir donné ses derniers avis, principalement contre la guerre, "la ruine des peuples".

Les 3 et 4 septembre 1715, Louis XV accomplit ses premiers actes de roi d'abord en se rendant à la messe de requiem célébrée pour le feu roi, à la chapelle de Versailles, ensuite en recevant l'assemblée du clergé venue célébrer son avènement. Le 12, il enchaîna sur un lit de justice, l'une des cérémonies les plus solennelles de la monarchie, le 14, sur les harangues du Grand Conseil, de l'Université de Paris et de l'Académie française, les jours suivants, sur les réceptions d'ambassadeurs venus présenter leurs condoléances, etc. Malgré son jeune âge, il dut se plier à la mécanique du gouvernement et de la cour et jouer son rôle de représentation.

Il continua d'être élevé par Madame de Ventadour, qui lui donna comme compagnons de jeux le fils d'un savetier parisien, et un jeune Iroquois. En 1717, ayant atteint l'âge de raison, il quitta ses lisères (sorte de laisse utilisée pour guider les enfants en bas âge) et les mains des femmes. Son éducation fut désormais confiée à un gouverneur, le duc de Villeroy, et un précepteur, André Hercule de Fleury, évêque de Fréjus. On lui apprit désormais le latin, les mathématiques, la cartographie, le dessin, des rudiments d'astronomie, mais aussi à chasser. L'éducation manuelle ne fut pas non plus négligée : en 1717, il apprit un peu de typographie, et en 1721, il s'initia à tourner le bois. Depuis 1719, il avait des maîtres de musique. Contrairement à Louis XIV, il n'avait que peu d'affinités pour la musique, et chantait faux.

Dès 1721, on songea à le marier. Philippe V, son oncle, roi d'Espagne, propose sa fille, l'infante Marie Anne Victoire, à peine âgée de 3 ans — Louis XV lui-même n'en ayant que 11. Néanmoins, le Régent accepta, et le 9 janvier 1722, les deux fiancés se rencontrèrent sur la Bidassoa, comme l'avaient fait Louis XIV et Marie-Thérèse d'Autriche en 1660. Celle qu'on appelait désormais l'« Infante-Reine » s'installa au château de Versailles. En août 1722, Louis XV reçut la confirmation. Villeroy, qui tentait de protéger le roi du Régent, fut congédié peu après et remplacé par le duc de Charost. Ce fut désormais à lui qu'il incomba de donner au roi des notions de finance et de stratégie militaire.

Le 5 janvier 1757, Robert François Damiens entra au palais de Versailles, parmi les milliers de personnes qui essayaient d'obtenir des audiences royales. Vers 18 heures, le roi revenait de visiter sa fille et s'apprêtait à entrer dans son carrosse pour retourner au Trianon, quand Damiens franchit la haie de gardes et le frappa avec un canif. Louis XV portait d'épais vêtements d'hiver et la lame ne pénétra que d'un centimètre, entre les 4e et 5e côtes. Cependant, on craignait un éventuel empoisonnement. On tortura à plusieurs reprises Damiens, pour savoir s'il avait des complices, mais il apparaît que cet homme, serviteur de membres du parlement de Paris, était un déséquilibré qui avait surtout entendu beaucoup de discours critiques à l'encontre du roi.

La fin du règne de Louis XV fut marquée par l'arrivée de Madame du Barry, sa nouvelle favorite, officiellement présentée à la cour en 1769. Le ministre Choiseul montra ouvertement son hostilité pour la maîtresse royale. Le roi, convaincu de l'incapacité de Choiseul à faire face à la fronde du parlement, finit par le renvoyer en 1770. Il fut remplacé de fait par René Nicolas de Maupeou, devenu Garde des Sceaux de France en 1768, qui s'appliqua à restaurer l'autorité royale. Les membres du parlement s'étant mis en grève, Maupeou les fit arrêter par des mousquetaires en exigeant qu'ils reprennent leur service. Devant leur refus ils furent exilés. Il entreprit alors une réforme structurelle fondamentale. La justice, jusqu'alors administrée par des magistrats dont la charge était héréditaire, devint une institution publique, avec des fonctionnaires payés par l'État.

Le 26 avril 1774 se déclarèrent les symptômes de la petite vérole, alors que Louis XV était au Petit Trianon.

Le parlement de Paris envoya le dimanche 1er mai 1774, Nicolas Félix Vandive, conseiller notaire secrétaire Maison et Couronne de France, greffier au Grand Conseil, pour s'enquérir de la santé du roi, comme nous l'apprend en son fameux journal le libraire parisien Siméon-Prosper Hardy : "la nouvelle cour du Parlement n'avoit pas manqué, suivant l'usage ordinaire, de députer le nommé Vandive, l'un des premiers principaux commis au greffe de la Grand Chambre et de ses notaires secrétaires, pour aller à Versailles savoir des nouvelles de la santé du Roi. Mais ce secrétaire ne pouvoit rendre compte de sa mission à l'inamovible compagnie que le mardi suivant, attendue la vacance accoutumée du lundi 2 mai".

Il mourut de ces suites (septicémie aggravée de complications pulmonaires) le 10 mai 1774, à 15 heures 30, à Versailles, dans l'indifférence du peuple et la réjouissance d'une partie de la cour. Il laissa le trône à son petit-fils, le futur Louis XVI.