Ludwig III. war der älteste Sohn von Prinzregent Luitpold (1821 – 1912) und verheiratet mit Erzherzogin Marie Therese von Österreich-Este (1849 – 1919). Aus der Ehe gingen 13 Kinder hervor.

Seine Kindheit und Jugend war von der damals üblichen, an Selbstbeherrschung und Pflichtbewusstsein ausgerichteten Erziehung geprägt. Zunächst ohne Aussicht auf den Thron wurde er zum Offizier ausgebildet, aber im Krieg von 1866 verwundet und militäruntauglich. So hatte er Zeit, sich seinen technischen und agrarwissenschaftlichen Interessen zu widmen und an den politischen, wirtschaftlichen und sozialen Entwicklungen der Zeit lebhaften Anteil zu nehmen. Die Güter Leutstetten in Bayern und Sárvár in Ungarn baute er zu landwirtschaftlichen Musterbetrieben aus. Seine besondere Aufmerksamkeit schenkte er außerdem dem Ausbau der Verkehrsinfrastruktur Bayerns, wo er sich in der Ersten Kammer des Bayerischen Landtags unter anderem für den Bau des Rhein-Main-Donau-Kanals einsetzte.

Als sein Vater 1912 starb, wurde er zunächst Prinzregent für den geisteskranken König Otto und nach einer Verfassungsänderung 1913 noch zu dessen Lebzeiten König. Ein Jahr später brach der Erste Weltkrieg aus. Ludwig, der niemals eine Generalstabsausbildung genossen und daher auf strategischem Gebiet unkundig war, vertraute der viel zu optimistischen Obersten Heeresleitung – trotz der Warnungen seines Sohnes Rupprecht, der als hoher Befehlshaber an der Westfront die Verhältnisse aus nächster Anschauung kannte. Das zu lange Festhalten an der Erwartung eines siegreichen Kriegsendes rächte sich, als im Herbst 1918 die bevorstehende Niederlage offenkundig wurde. Im November floh er vor der Revolution aus München. Eine Abdankung vermied Ludwig, doch deutete die revolutionäre Regierung seine im österreichischen Exil abgegebene „Anifer Erklärung“ vom 13. November 1918, mit der er Soldaten und Beamte ihres Treueids entband, in eine solche um. Nach anfänglichen Aufenthalten in der Schweiz und Österreich, lebte er seit 1920 in Wildenwart. Er starb 1921 bei einem seiner zahlreichen Besuche im ungarischen Sárvár.