路易是查理曼的第三子，778年出生在阿基坦的普瓦提埃。781年，年仅3岁的路易被查理曼任命为阿基坦国王，此后路易统治阿基坦长达33年，在此期间路易随同其父参与了多场战争，为查理曼帝国的扩张和稳固建立了赫赫之功，因此深得查理曼的信任。
根据法兰克人的传统，806年，查理曼打算将他的帝国分给他的三个儿子。由查理统治法兰克中心地区纽斯特里亚和奥斯塔拉西亚；授予丕平伦巴第王国铁王冠，统治意大利；而路易则统治阿基坦王国以及塞普提马尼亚、普罗旺斯和勃艮第的一部分。
但由于查理曼在中世纪少见的高寿，使得他的两个儿子丕平和查理先后在810年和811年相继去世，这让路易看到了继承整个查理曼帝国的希望。
查理死后无子，而丕平死后留下了成年的儿子伯纳德和五个女儿。鉴于这种局面，查理曼在812年将丕平之子伯纳德立为意大利王，继承其父领地。
813年，查理曼将路易立为共治皇帝。814年，查理曼去世，路易入主亚琛，承袭法兰克帝国最高统治权。由此形成了法兰克帝国叔侄分治的局面。
尽管在814年，伯纳德参加亚琛会议向路易表达了忠诚，但路易仍然对这个侄子抱有深深的猜忌和防范。
相比侄子，路易更信任自己的儿子。在登基之初，路易就安排长子洛泰尔执掌巴伐利亚，次子丕平执掌阿基坦，以应对维京人、阿拉伯人等外部威胁。
在帝国内部，路易通过宗教改革，利用本笃教规统一了帝国内部的信仰，巩固了王权对教会的控制。
总体上，在早期路易继续保持了法兰克帝国的强大，稳定了国内外局势，强化了王权统治。然而，随后的内乱很快打破了这种稳定局面。
817年，路易在经过亚琛王宫的一个拱廊时，其中一个木质拱廊因为年久失修而垮塌，路易遭受轻伤，但不少随从遇难，这让路易意识到生命的脆弱，自己随时可能死去，因此需要尽早确定帝国内领地的分属。事故发生两个月后，路易颁布了著名的《帝国诏令》。
该文件试图在保留了法兰克传统的分治继承原则的前提下，进一步凸显了长子权威。
文件规定洛泰尔为共治皇帝也即未来皇位继承人，并继承法兰克王国的核心地区；次子丕平仅分得阿基坦，以应对西班牙边境阿拉伯人的侵扰；三子路易分得巴伐利亚，需要抵御东部的斯拉夫人。丕平和路易在军事外交上完全服从于洛泰尔，并定期觐见，实际上丕平和路易几乎相当于洛泰尔的外派官员。
此外，诏令还规定，如果其中一子去世并有多个合法继承人，他的王国只能由一个儿子继承，以防止王国的分裂。通过这种规定，强化了皇帝权威和帝国的统一，算是对长子继承的一种尝试。
然而《帝国诏令》并未提及路易的侄子——统治意大利的伯纳德，却明确规定意大利将来属于洛泰尔，这无异于剥夺了伯纳德的统治权。于是在一些贵族的煽动下，伯纳德发动了叛乱。
路易很快对此作出反应，镇压了叛乱，并将伯纳德和其他主要叛乱者刺瞎双眼。几天后伯纳德伤重而死，意大利王国的统治权被收回。
此后，路易一直对伯纳德的死抱有深深的愧疚。822年，路易进行公开的忏悔和赎罪。
为了洗涤杀死侄子的罪孽，路易在罗马教皇和法兰克王国各大主教的见证下，脱下王袍，赤足跪在阿蒂尼主座教堂的祭台前面，任由皮鞭抽打在自己的身体上。
虽然中世纪欧洲的人们普遍信仰基督，但作为一国之君进行公开忏悔也是十分少见的。路易的忏悔不知道是否洗净了杀侄的愧疚，但却为他赢得了“虔诚者”的美誉。
路易把帝国一分为三，并且收回了意大利的统治权，以为一切都安排妥当，但问题是路易并没有像他想得那么“短命”。
818年，路易的发妻埃芒加德去世。次年，路易迎娶了第二位妻子朱迪斯。几年后，朱迪斯为路易生下了最后一个儿子——秃头查理。此时的路易已经45岁，老来得子的他非常宠爱自己的这个幼子，这直接导致了此后20年的三次内战。
829年，路易修改了817年颁布的《帝国诏令》，将原本分配给长子洛泰尔的领地——阿勒曼尼地区分给了小儿子秃头查理，洛泰尔仅保留了意大利地区，这自然激起了洛泰尔的不满。
830年，洛泰尔发动叛乱，加洛林王朝的第一次内战爆发。虔诚者路易的另外两个儿子丕平和日耳曼路易也都站在了洛泰尔一方共同对抗虔诚者路易。这次内战规模不大，持续时间也很短，最终在天主教会的协调下，虔诚者路易和他的三个儿子达成和解。
洛泰尔失去了意大利以外的所有领地，并被剥夺皇帝称号。虔诚者路易将帝国分给他的其他三个儿子，并且规定，一旦虔诚者路易去世，各王国相互独立。这样，法兰克人传统的诸子均分的继承制度再度恢复，虔诚者路易为了维持帝国统一而进行的长子继承制度的尝试以失败告终。
签订《凡尔登条约》
832年，日耳曼路易在巴伐利亚贵族的支持下，试图出兵占领秃头查理的阿勒曼尼，但被虔诚者路易所镇压。随后在日耳曼路易的挑唆下，洛泰尔和丕平也加入了反叛队列，共同对抗虔诚者路易，这次叛乱还得到了罗马教皇格里高利四世的支持。
孤立无援的虔诚者路易无力对抗，只得投降，洛泰尔将秃头查理和皇后朱迪斯囚禁，随后精心策划了一场退位仪式，罢免了虔诚者路易的王位和帝位。
但很快虔诚者路易得到了地方贵族的营救，他的王位得以恢复。虔诚者路易剥夺了洛泰尔除意大利以外的所有封地作为惩罚，父子再度和解。
然而和平是短暂的，837年，当虔诚者路易将帝国东部领地划分给秃头查理时，感受到冒犯的日耳曼路易再度起兵反抗，并联合了他的哥哥丕平。但这次洛泰尔却意外地站在了虔诚者路易一方。
查理曼帝国一分为三
838年，丕平去世，日耳曼路易失去了帮手，难以对抗虔诚者路易和洛泰尔的联手攻击。战胜后的虔诚者路易对日耳曼的封地重新进行了划分，日耳曼路易仅保留巴伐利亚，剩余的土地被秃头查理和洛泰尔所分。此外，虔诚者路易还收回了丕平留下的阿基坦，将其封给了秃头查理。
840年，日耳曼路易再度叛乱，虔诚者路易亲自率兵镇压，凯旋途中，虔诚者路易病逝，时年62岁。
虔诚者路易死后，法兰克帝国基本上已是三分天下。843年，洛泰尔、日耳曼路易和秃头查理三兄弟签订著名的《凡尔登条约》，正式将查理曼开创的庞大帝国一分为三，分别保有中法兰克、东法兰克和西法兰克三个王国，形成了当今意大利、德意志和法国的雏形。
