Louis Vierne und sein Bruder René Vierne (* 1870; Schüler seines Bruders Louis und Charles-Marie Widors; Organist an der Kirche Notre-Dame-des-Champs in Paris; † 1918 als Soldat im 1. Weltkrieg) waren Söhne des Journalisten Henri Vierne.

Louis Vierne wurde fast blind geboren. Die Familie zog 1873 nach Paris, wo Louis' Onkel Charles Colin seine musikalische Begabung entdeckte und ihn zum Klavierspiel ermunterte. Im Alter von sieben Jahren erlangte Louis ausreichend Sehkraft, so dass er sich im Alltagsleben weitgehend selbständig orientieren und großgedruckte Schrift lesen konnte.

Seit 1880 erhielt Vierne Klavierunterricht bei Henri Specht in Paris. Im selben Jahr hörte er erstmalig César Franck als Organist in der Pariser Kirche Ste. Clotilde. Dieses Schlüsselerlebnis nannte er später in seinen Memoiren eine „Offenbarung“. 1881 trat Vierne in das Pariser Blindeninstitut ein und wurde dort von Henri Specht (Klavier) und Henri Adam (Violine) unterrichtet. Ab 1887 erhielt er Orgelunterricht bei Louis Lebel und, nach Lebels Tod zwei Jahre später, bei Adolphe Marty. Seit 1889 nahm Vierne Unterricht in Fuge bei César Franck. Sein Studium am Conservatoire de Paris, an dem er bereits vorher als Zuhörer Francks Orgelklasse besucht hatte, schloss er 1894 bei dessen Nachfolger Charles-Marie Widor mit einem ersten Preis in Orgelspiel und Improvisation ab.

1892 ernannte Widor seinen Schüler Vierne zum Stellvertreter an der Pariser Kirche St. Sulpice. Nach Viernes erstem Preis in Orgel 1894 wurde er zusätzlich Widors Assistent in der Orgelklasse am Pariser Konservatorium. 1898 schrieb Vierne seine erste Orgelsinfonie op. 14. Ein Jahr später heiratete er die Sängerin Arlette Taskin, von der er 1909 wieder geschieden wurde.

Im Jahre 1900 wurde Louis Vierne nach einem Vorspiel mit zehn Mitbewerbern zum Titularorganisten der Kathedrale Notre-Dame de Paris ernannt, eine Stelle, die er bis zu seinem Tode innehatte. Darüber hinaus arbeitete er als Assistent von Alexandre Guilmant, Widors Nachfolger als Orgelprofessor am Pariser Konservatorium, und unterrichtete in dieser Position zahlreiche bedeutende Organisten der folgenden Generation in Frankreich.

1911 kündigte Vierne seine Anstellung am Conservatoire und wechselte als Orgelprofessor zum kirchenmusikalischen Institut Schola Cantorum.

1906 musste Vierne nach einem komplizierten Beinbruch seine Pedaltechnik völlig neu erlernen; 1907 erkrankte er lebensbedrohlich an Typhus, einige Jahre später an grünem Star und erblindete schließlich völlig. Trotzdem unternahm Vierne Konzertreisen durch Europa und die Vereinigten Staaten, auf denen er auch als brillanter Improvisator hervortrat. Vierne starb 1937 während eines Orgelkonzerts am Spieltisch seiner Orgel in Notre-Dame an den Folgen eines Gehirnschlags.