Fils du réalisateur François Leterrier (
Le Garde du corps,
Tranches de vie...), et de la costumière Catherine Leterrier (plus de soixante films au compteur), Louis Leterrier commence par une petite carrière de batteur dans un groupe avant de partir étudier le cinéma à la New York University. En 1997, il participe au tournage d'Alien 4,
Alien, la resurrection, puis intègre dès 1999 l'équipe de
Luc Besson comme assistant producteur sur
Jeanne d'Arc (1999).
Le jeune Louis ne tarde alors pas à taper dans l'œil de Besson qui vient de monter sa société Europa Corp et est bien décidé à tourner une ribambelle de films d'action facilement exportables. En attendant, Louis Leterrier fait ses preuves comme assistant réalisateur sur
Astérix et Obélix : mission Cléopâtre (
Alain Chabat, 2002) et
Mon Idole (
Guillaume Canet, Id). Une fois l'heure venue, Besson confie donc à son poulain son premier film, finalement co-réalisé avec le hongkongais Corey Yuen,
Le Transporteur (Id), avec
Jason Statham et Shu Qi. Un film d'action décomplexé et speedé où le jeune cinéaste se laisse aller sans retenue dans l'excès et la surenchère. Entre la sortie en salles et surtout celle en DVD, le film finira par être un joli succès, qui entraînera une suite,
Le Transporteur 2 (2005). Louis Leterrier entre alors dans l'écurie Besson, au même titre que les
Pierre Morel, Chris Nahon et autres anciens comme Gérard Pirès, et entre deux Transporteur a la privilège de tenter, laborieusement, de donner un rôle dramatique à
Jet Li dans le pathétique
Danny The Dog (Id).