Louise Françoise được sinh ra ở Tournai, Vương quốc Pháp khi cha và mẹ bà, Quốc vương Louis XIV của Pháp và Madame de Montespan, đang cùng nhau du ngoạn trong một chuyến đi duyệt binh.

Mẹ của bà, tên đầy đủ là Françoise Athénaïs de Rochechouart de Mortemart, xuất thân từ gia tộc đáng tự hào là nhà Rochechouart, có từ thời đại triều Carolus. Đây là một trong những gia tộc quý tộc danh giá, giàu truyền thống tước vị và lâu đời nhất của nước Pháp. Cha của Madame de Montespan là Gabriel de Rochechouart de Mortemart, vốn là một người bạn thân của Quốc vương Louis XIII của Pháp - cha của Vua Louis XIV, còn mẹ bà là Diane de Grandseigne, từng là Thị tùng của Thái hậu Anne của Áo - mẹ của ruột của Quốc vương Louis XIV.

Khi bắt đầu mối tình với Louis XIV, mẹ bà lấn át cả Vương hậu Maria Theresa của Tây Ban Nha, và được công nhận rộng rãi là ["Vương hậu thực sự của nước Pháp"] trong thời gian dài được sủng ái bởi nhà vua. Sau khi trở về từ Tournai, Louise Françoise được chuyển qua chăm sóc bởi một trong những Thị tùng của mẹ mình, Madame Scarron.

Năm 1673, ngày 19 tháng 12, Louis XIV tiến hành hợp pháp hóa các con của ông và Madame de Montespan sinh ra bởi một đạo luật được công nhận bởi Nghị viện Paris, do đó các anh chị em của bà lần lượt nhận những tước vị vương tộc, như anh ruột lớn nhất của bà là Louis-Auguste de Bourbon nhận tước hiệu Công tước xứ Maine, Louis César de Bourbon nhận tước hiệu Bá tước Vexin, trong khi đó bà nhận được danh hiệu Mademoiselle de Nantes như một công chúa nước Pháp.

Trong các anh chị em của bà, ngoại trừ người em gái chết yểu Louise Marie Anne de Bourbon, thì Louise Françoise không bao giờ thân thiết với 2 người chị em gái nữa là Marie Anne de Bourbon và Françoise Marie de Bourbon. Đặc biệt là Françoise Marie, người chị em luôn cạnh tranh với bà trong bất cứ trường hợp nào, tước vị, hôn nhân và con cái. Trong các con gái của Madame de Montespan, Louise Françoise được vua cha và mẹ mình yêu quý hơn cả vì vẻ ngoài xinh đẹp như búp bê, vì thế bà có nickname là Poupotte, nghĩa là búp bê trong tiếng Pháp. Thừa hưởng nhan sắc và khả năng nghệ thuật từ mẹ mình, Louise Françoise có khả năng vũ đạo xuất sắc, bà từng tham gia vở ballad của Maria Anna Victoria xứ Bavaria, vợ của Louis, Đại Trữ quân, Trữ phi khi ấy của vương triều Pháp[3].