Diplômé de l'Ecole polytechnique, docteur ès sciences de l'université Paris XI, Louis Laurent est recruté au Commissariat à l'énergie atomique et consacre la première partie de sa carrière à des recherches sur la fusion contrôlée par confinement magnétique, filière qui a débouché sur le projet ITER. Combinant des approches théoriques et expérimentales, il travaille en particulier sur des instabilités qui affectent le plasma (milieu porté à quelques dizaines de millions de degrés) lorsqu'on le confine à l'aide de champs magnétiques. En 1995, Louis Laurent intègre le Drecam, département du CEA situé à Saclay, dont il prend la direction en 2000. L'une des activités phares en est la recherche fondamentale dans le domaine des nanosciences. Depuis quelques années, Louis Laurent a écrit plusieurs articles et participé à de nombreux débats sur la question de l'impact de ces recherches sur la société. En 2005, il rejoint l'Agence nationale pour la recherche et est nommé responsable du département matière et information.