Ông sinh ra ở Bruxelles, Bỉ (vì luật pháp cấm các người thừa kế của các triều đại cầm quyền cũ của Pháp cư trú tại Pháp). Ông là con trai của Victor Napoléon và vợ là Công chúa Clémentine, con gái của vua Leopold II của Bỉ.

Khi ông còn là một đứa trẻ, ông đã giành một phần thời gian sống ở Anh, nơi ông ở cùng hoàng hậu Eugénie de Montijo, góa phụ của Napoléon III. Ông được giáo dục ở Leuven, Bỉ và Lausanne, Thụy Sĩ. Khi cha ông qua đời vào ngày 3 tháng 5 năm 1926, hoàng tử Louis 12 tuổi đã trở thành người kế vị của Triều Đại Bonaparte.