Louis XV sinh tại điện Versailles. Con trai của Louis, công tước xứ Bourgogne, và Marie-Adélaïde de Savoie, cháu của Hoàng Thái Tử và chắt của Louis XIV, ông được phong tước ngay khi sinh là công tước xứ Anjou. Đúng theo tập quán, ông được dạy dỗ từ bé đến năm 7 tuổi bởi Bà Quản gia các người con của nước Pháp, do bà công tước Ventadour đảm nhiệm từ năm 1704, có sự phụ tá của bà La Lande, phó quản gia.

Ngày 14 tháng 4 năm 1711, người ông nội qua đời, rồi tháng 2 năm 1712 là song thân của ông. Tháng 3 cùng năm đó, hai anh em ông bị cùng chứng bệnh, một thể bệnh sởi. Các bác sĩ tập trung cứu chữa người anh, là công tước xứ Bretagne, nhưng ông mất ngày 8 tháng 3. Công tước xứ Anjou được bà quản gia lôi thoát khỏi tay các bác sĩ và quyết liệt từ chối không cho trích máu ; ông thoát chết. Công tước xứ Anjou trở thành thái tử lúc 2 tuổi.

Năm 1714, ông bắt đầu học đọc, học viết với thầy dòng Perot, và cả một ít lịch sử và địa lý, và tất nhiên cũng được dạy dỗ về giáo lý có đượm tư tưởng của thánh Sulpice. Năm 1715, cậu thái tử trẻ được tiến cử một thầy dạy múa và một thầy dạy viết. Bà Maintenon chính là người đứng sau các tiến cử này. Bà đứng sau rèm trông chừng việc giáo dục hoàng thái tử.

Tháng 2 năm 1715, thái tử tham dự buổi lễ đầu tiên, đó là đón tiếp sứ giả nước Ba-Tư tại điện Versailles. Cậu bé 5 tuổi được cho là bảnh trai, thông minh nhạy bén, có trí nhớ tốt, vui tính và hay pha trò. Cậu đặc biệt thích môn sử và địa lý. Là người sống sót trong một gia đình bị chết toàn bộ, cậu tìm thấy ở Bà Ventadour nguồn yêu thương duy nhất và gọi bà là ‘Mẹ Ventadour’, có khi chỉ đơn giản là ‘mẹ’. Ngày 1 tháng 9 năm 1715, vua Louis XIV băng hà, trước đó không quên nhắn nhủ thái tử phải thận trọng với chiến tranh, ‘nguyên nhân tàn lụi của các dân tộc’.

Ngày 3 và 4 tháng 9 năm 1715, vua Louis XIV băng hà, trước đó không quên nhắn nhủ thái tử phải thận trọng với chiến tranh, ‘nguyên nhân tàn lụi của các dân tộc’.

Ngày 3 và 4 tháng 9 năm 1715, Louis XV thực hiện các hành vi hoàng gia đầu tiên của mình khi đến dự buổi cầu kinh tưởng niệm đức vua quá cố tại nhà nguyện điện Versailles, sau đó là tiếp hội đồng giáo sĩ đến mừng nhà vua trẻ đăng quang. Ngày 12, nhà vua chủ trì liên hoàn một trong các buổi lễ long trọng nhất của nền quân chủ, ngày 14 là các diễn từ của Đại hội đồng, Trường Đại học Paris và Viện Hàn lâm Pháp, những ngày sau đó là tiếp kiến các sứ thần đến chia buồn, v.v. Mặc dù tuổi nhỏ, nhà vua cũng phải theo đúng cơ chế vận hành của chính phủ và triều đình, và thể hiện đúng vai trò đại diện của mình.

Vị vua nhỏ vẫn chịu sự dạy dỗ của Bà Ventadour, và được bà chọn cho hai người bạn sinh hoạt là con một người thợ vá giày tại Paris và một thiếu niên da đỏ người Iroquois. Năm 1717, khi đến tuổi biết suy xét, nhà vua cởi bỏ các dải yếm (để dắt dìu trẻ nhỏ) và rời bỏ bàn tay phụ nữ. Từ đây, việc giáo dục của ngài được giao cho một tổng quản, công tước xứ Villeroy, và một thái phó, là André Hercule de Fleury, cũng là giám mục tại Fréjus. Ngài học chữ La-tinh, toán, phép hoạ đồ, học vẽ, khái niệm về thiên văn học, và cũng học săn bắn. Việc giáo dục thủ công không bị coi thường : năm 1717, ngài học kỹ thuật in ty-pô, đến năm 1721 ngài làm quen với kỹ thuật tiện gỗ. Từ 1719 ngài có thầy dạy nhạc. Khác với Louis XIV, ngài ít có sở thích về âm nhạc và hát sai nốt.

Ngay từ 1721, người ta đã nghĩ đến việc lấy vợ cho vị vua trẻ. Philippe V, là vua nước Tây-Ban-Nha và chú của Louis XV, đề nghị con gái của mình là công chúa Marie Anne Victoire chưa đầy 3 tuổi – Louis XV lúc ấy cũng chỉ 11 tuổi. Tuy vậy Nhiếp Chính Vương chấp thuận và ngày 9 tháng 1 năm 1722 đôi vợ chồng chưa cưới gặp mặt nhau trên sông Bidassoa, như Louis XIV và Marie-Thérèse d'Autriche đã gặp nhau năm 1660. ‘Công chúa Nương nương’, như người ta bắt đầu gọi lúc đó, chuyển đến ở tại cung điện Versailles. Tháng 8 năm 1722 Louis XV được xác nhận là công tước Villeroy, do đã tìm cách bảo vệ nhà vua trước Nhiếp Chính Vương, bị thuyên chuyển và thay thế bởi công tước Charost. Từ đây trở đi, vị này có trách nhiệm truyền dạy cho nhà vua các khái niệm về tài chính và chiến lược quân sự.

Ngày 5 tháng 1 năm 1757, Robert François Damiens bước vào điện Versailles trong số hàng ngàn người tìm cách yết kiến vua. Khoảng 18 giờ, nhà vua vừa trở về sau khi thăm con gái và chuẩn bị bước vào xe để về điện Trianon thì Damiens vượt qua hàng cảnh vệ và đâm nhà vua bằng dao nhíp. Louis XV lúc đó mặc y phục dày mùa đông nên lưỡi dao chỉ đâm vào thịt khoảng 1 phân, giữa xương sườn thứ 4 và thứ 5. Tuy nhiên người ta sợ dao có tẩm độc. Damiens bị tra tấn nhiều lần để truy hỏi về đồng bọn. Nhưng té ra là người gia nhân này của các thành viên pháp viện Paris chỉ là một kẻ tâm thần bị ảnh hưởng bởi nhiều lời lẽ chỉ trích nhà vua.

Sự hiện diện của phu nhân du Barry nổi lên vào cuối triều vua Louis XV. Bà là ái phi mới của vua, chính thức nhập cung năm 1769. Bộ trưởng Choiseul tỏ rõ sự chống đối bà phi này. Nhà vua tin rằng Choiseul không có năng lực đối phó sự chống đối của pháp viện nên cuối cùng thải hồi ông bộ trưởng năm 1770. René Nicolas de Maupeou nhận chức thay Choiseul và trở thành quan Thủ Ấn năm 1768. Vị quan này nỗ lực phục hồi uy thế của nhà vua. Do các thành viên pháp viện bãi khoá, Maupeou điều lính ngự lâm bắt giữ họ và đòi hỏi họ trở lại làm việc. Số thành viên pháp viện nào từ chối đều bị lưu đày. Sau đó Maupeou đã cho cải tổ cơ cấu một cách cơ bản. Ngành tư pháp từ trước vẫn do các quan viên phụ trách với tư cách cha truyền con nối, nay trở thành một định chế công, còn công chức phục vụ thì do Nhà nước trả lương.

Ngày 26 tháng 4 năm 1774 xuất hiện các triệu chứng của bệnh đậu mùa, khi đó Louis XV đang ở điện Trianon Nhỏ.

Ngày chủ nhật 1 tháng 5 năm 1774, pháp viện Paris phái Nicolas Félix Vandive, là quan tư vấn Vương triều Pháp và thư ký Đại hội đồng, đến thăm sức khoẻ và vấn an nhà vua, theo như lời kể trong nhật ký của nhà bán sách ở Paris tên Siméon-Prosper Hardy : "Triều thần tại pháp viện mới, theo lệ thường, đã không quên phái ngài Vandive, một trong các thư ký chủ chốt tại phòng lục sự Đại pháp đình, đến điện Versailles thăm sức khoẻ nhà vua. Nhưng ngài thư ký này chỉ có thể báo cáo nhiệm vụ của mình cho hội đồng vào thứ ba sau đó, do thông lệ nghỉ lễ vào thứ hai ngày 2 tháng 5."

Nhà vua băng hà do các biến chứng (nhiễm khuẩn máu và biến chứng phổi) ngày 10 tháng 5 năm 1774, lúc 15 giờ 30, tại Versailles, trong sự thờ ơ của dân chúng và sự vui mừng của một phần triều thần. Ngài để lại ngai vàng cho cháu mình là Louis XVI.