Louis Barthou tok en juridisk utdannelse, men gikk imidlertid tidlig inn i politikken. I 1889 ble han deputert til det franske deputertkammer. Fra 1894 var han gjentatte ganger minister.
Fra 22. mars til 9. desember 1913 var han fransk statsminister. I dette embede fikk han - som mottrekk til den tyske opprustning - drevet gjennom en forlengelse av den alminnelige verneplikt til tre år. Dette skjedde mot kraftig motstand fra den politiske venstreside. Innen sosialpolitikken ble det i juni 1913 vedtatt en lov som skulle sikre kvinnelige arbeidere før og etter barnefødsler.
Hans regjering var sammensatt av::
Louis Barthou – Statsminister, og minister for offentlige skoler og for de fine kunster
Alfred Massé – Minister for handel, industri, post og telegram
Den 2. mai 1918 ble han valgt inn i Académie française. I 1922 gikk han over til senatet. Årene 1922 til 1926 var kan formann for krigsskadeserstatningskommisjonen.
Barthou etterstrebet som utenriksminister fra 1934 et system med traktater med stater i det østlige Europa (Pacte de l’Est) og ledet an med inngåelsen av en fransk-sovjetisk traktat. Ved dette, og ved en tilnærming til England og Italia, var det meningen å isolere «det tredje rike» politisk[trenger referanse] Men tilnærmingen til Russland møtte motstand fra franske høyrekretser.[trenger referanse]
Den 9. oktober 1934 ble han drept under et mordanslag på den jugoslaviske kong Aleksandar I. Den jugoslaviske konge var i Marseille på statsbeøk i Frankrike, og ble mottatt der av Louis Barthou. Da skjøt attentatmannen Vlado Chernozemski kongen. Under skuddvekslingen rett etter ble også Barthou alvorlig såret. Han ble bragt til sykehus i byen og døde der etter én time.
Han ble begravet på gravlunden Père Lachaise i Paris.
Louis Barthou i 1926.
Verker i utvalg
Notes de voyage: en Belgique et en Hollande, trois jours en Allemagne, 1888
Toute la France pour toute la Guerre, conférence faite à Genève le 26 juillet 1916, i «Pages actuelles 1914-1916» numéro 95, Bloud et Gay, 1916; texte sur Internet Archive
Sur les routes du Droit, 1918
Les Amours d'un poète: documents inédits sur Victor Hugo, 1918