Khi tài năng và kiến thức của Louvois được mài dũa, con đường hoạn lộ của ông cũng hanh thông. Năm 1662 Louvois được phép đảm nhiệm các công vụ của cha mình những khi Michel Le Tellier vắng mặt hoặc đau yếu. Năm 1665 Louvois được quyền thực hiện tất cả các công vụ của Đại thần chiến tranh, nhưng phải được giám sát bởi Michel Le Tellier. [4] Năm 1666 Louvois kế nhiệm chức Đại thần Quốc vụ chiến tranh của cha mình [2]. Tuy nhiên Le Tellier tiếp tục vai trò hướng dẫn và cố vấn cho Louvois mãi đến khi ông nhậm chức Đại thần đầu triều năm 1677. Louvois vẫn thường xuyên hỏi ý kiến của cha về quốc vụ tận đến khi Le Tellier qua đời vào năm 1685. Người ta nói rằng trong giai đoạn này vua Louis XIV có đến hai vị Đại thần Quốc vụ chiến tranh.[4]

Louvois tham gia vào cuộc chiến tranh 1667-68 khi ông tháp tùng vua Louis XIV ra mặt trận. Quân đội Pháp bộc lộ nhiều thiếu sót về mặt hậu cần nhưng đó là cơ hội để Louvois học hỏi thêm kinh nghiệm và mãi dũa năng lực.[4] Tài năng của Louvois cũng lọt vào mắt xanh của nguyên soái Turenne và được Turrene đào tạo về kỹ năng hậu cần cho quân đội. Chiến tranh kết thúc với hoà ước Aix-la-Chapelle, Louvois bắt tay vào việc tổ chức lại quân đội Pháp. Trong suốt giai đoạn yên tĩnh từ năm 1668 đến 1672, Louvois tích cực xây dựng và cải thiện quân đội Pháp, cùng với Lionne tận lực chuẩn bị về mặt ngoại giao và đồng minh còn Colbert chu toàn về kinh tế, phục vụ cho cuộc chiến tranh mới của Louis XIV.[2] Mục tiêu của Louvois, cũng như của cha mình và giới cầm quyền Pháp lúc đó, là xây dựng một quân đội chuyên nghiệp khổng lồ cho nước Pháp, phục vụ cho tham vọng quân sự của vua Pháp và nhà nước chuyên chế tập quyền. Các ý tưởng cải cách đã được khởi xướng bởi Michel Le Tellier, nhưng năng lực cầm quyền và quản trị của Louvois đã giúp cho các ý tưởng của cha mình đạt được thành quả.

Louvois đã tiến hành tái tổ chức lại quân đội và cưỡng bách giới quý tộc phục vụ trong quân ngũ.[2] Ông hoàn thiện bộ máy hành chính và quản trị quân sự, giúp cho nhà vua thông qua Đại thần chiến tranh có thể trực tiếp khống chế hàng ngũ sĩ quan và quân đội. Các tiểu đoàn được phiên chế vĩnh viễn thành các trung đoàn và lữ đoàn. Vấn đề hậu cần và quân nhu được kiện toàn nghiêm khắc để đảm bảo cung ứng cho quân sĩ. Hệ thống khen thưởng, thăng cấp, lương bổng,... hoàn thiện và đồng bộ cũng được ban hành.[6] Ông cũng Louvois đặc biệt coi trọng kỷ luật quân ngũ, ông thẳng tay trấn áp tình trạng vô kỷ luật, sĩ quan cố ý vắng mặt và cướp bóc vốn thường xuyên xảy ra trong quân đội Pháp, đặc biệt trong hoàn cảnh lương bổng cho binh lính không được đảm bảo và cướp bóc được xem là "biện pháp" giải quyết vấn đề thu nhập. Sĩ quan được yêu cầu phải có trách nhiệm chu cấp chi phí quân trang, quân dụng và lương bổng cho binh lính. Tuy nhiên, tình trạng hối lộ, tham nhũng trong hàng ngũ sĩ quan chưa được giải quyết triệt để. Nhiều sĩ quan cũng đã tìm cách biển thủ công quỹ thông qua việc khai khống số lượng binh lính, khai khống chi phí và các loại trang thiết bị để ăn chênh lệch. [7] [8] Louvois, theo ý chỉ của vua Louis XIV, cũng đứng ra sáng lập và đích thân điều hành Điện Thương binh [9] Hệ thống trại lính, quân phục và quân y viện thống nhất cũng nhanh chóng được thực thi.[6]

Các cải cách quân sự do Louvois ban hành đã biến quân đội Pháp thành một đội quân chuyên nghiệp, có tổ chức và kỷ luật, được chỉ huy tập trung bởi bộ chiến tranh thay mặt cho nhà vua.[6] Quy mô của quân đội Pháp tăng nhanh, lến đến con số 30 - 40 vạn người vào những năm cuối của chế độ Louis XIV, cung cấp cho nhà vua một công cụ khổng lồ để thực hiện các tham vọng của mình. Các cải cách của Louvois là nhân tố dẫn đến thắng lợi của quân đội Pháp trong cuộc chiến tranh 1672-78, kết thúc bởi Hoà ước Nijmegen.Đây cũng là giai đoạn thịnh đạt trong sự nghiệp của Louvois, ông được nhà vua ân sủng, cha của ông được bổ nhiệm làm đại thần, còn ảnh hưởng của Colbert suy giảm.

Tuy nhiên hệ thống chỉ huy do Louvois xây dựng cũng bị phê phán là quá tập trung, các đầu não của bộ chiến tranh có thể trực tiếp can thiệp đến mức độ chiến thuật của cuộc chiến và điều này giảm khả năng chỉ huy tự chủ và độc lập của các tướng lĩnh mặt trận.[6]

Giai đoạn hưu chiến 1678-88 cũng chứng kiến nhiều sự kiện có liên quan mật thiết đến Louvois như việc phu nhân Maintenon được nhà vua ân sủng, quân Pháp chiếm đóng Strasbourg và việc huỷ bỏ sắc lệnh Nantes. Trong đó việc bất ngờ chiếm đóng Strasbourg ngay thời bình năm 1681 được sách hoạch và thực hiện bởi Louvois và Monclar. Louvois cũng bày tỏ thái độ cứng rắn trong việc dứt khoát bác bỏ sắc lệnh Nantes, tuyên bố rằng những tín đồ Tân giáo không chịu cải đạo sang Công giáo của vua Louis XIV - phải bị trừng phạt tàn khốc nhất.[2] Ông được cho là một trong những tác giả của "chính sách long kỵ binh" khét tiếng, theo đó các đội long kỵ binh được biệt phái đi khủng bố và sách nhiễu các khu dân dân cư theo Tân giáo để cưỡng bách họ cải đạo. Một số ý kiến cho rằng các vụ khủng bố không hoàn toàn là ý muốn của Louvois mà là do hành động cực đoan của các thuộc cấp muốn nóng lòng lập công; bản thân Louvois không ưa thích việc khủng bố và sách nhiễu vì ông xem đó là biểu hiện của vô kỷ luật. Louvois cũng không phải là người cuồng tín tôn giáo, nhưng ông xem ý muốn tôn giáo của vua Louis XIV là mệnh lệnh tối thượng phải thi hành. [4]

Từ năm 1688 nước Pháp lâm chiến với Đồng minh Augsburg và Louvois là người phụ trách công việc chiến tranh trong giai đoạn đầu. [2] Ông là một trong những người chịu trách nhiệm cho hoạt động tiêu thổ khủng khiếp vùng Palatinate năm 1688, trong đó ông đã đề nghị thiêu huỷ hoàn toàn nhiều thành phố lớn trong khu vực như Worms, Speyer, Mannheim, và Heidelber. Đối với Louvois, đây là bàn đạp và căn cứ địa cho các hoạt động tấn công nước Pháp từ bên ngoài và ông không hề ngần ngại trong việc đánh phủ đầu các vùng lãnh thổ nước ngoài nếu như điều đó có lợi về mặt quân sự. [4]