Né d'un père réalisateur et d'une mère directrice artistique, Louis Leterrier est d'abord batteur d'un groupe de musique avant de se lancer dans la direction de courts métrages. A l'âge de 18 ans, après quelques stages en publicité, il part suivre des études de cinéma à la New York University. En 1997, il assiste Jean-Pierre Jeunet sur le tournage de Alien, la résurrection.De retour en France, il travaille avec Luc Besson à la réalisation de spots publicitaires pour Club Internet et L'Oréal et du film Jeanne d'Arc (1999). Il collabore également, en tant que deuxième assistant, avec Alain Chabat sur le tournage de Astérix et Obélix : mission Cléopâtre (2001). Passé à la réalisation en 2002, Louis Leterrier co-signe avec Corey Yuen le film d'action Le Transporteur, interprété par Jason Statham. Appartenant dès lors à l'"écurie" Besson au même titre que Chris Nahon et Pierre Morel, il met à lui seul en scène Jet Li dans Danny the dog (2004), un long métrage mêlant émotion et arts martiaux.