Lou Hoover étudia à l'Ephrata College puis à la Stanford University, où elle obtint un diplôme en géologie en 1895. Après ses études, elle travailla comme professeur de mathématiques à St. Louis et Monmouth.
En 1899, Lou Hoover rencontra Herbert Hoover, qui était alors ingénieur minier pour la compagnie Bewick, Moreing & Co. Le couple se maria le 10 décembre 1899. Ils eurent deux enfants : Allan en 1901 et Herbert Jr. en 1907.
Durant les années qui suivirent leur mariage, Lou Hoover accompagna son époux dans ses voyages pour la compagnie Bewick, Moreing & Co. Elle travailla également bénévolement à l'Association de femmes américaines (AWA) et contribua à la création de l'AWA de Los Angeles en 1907.
En 1914, Herbert Hoover devint secrétaire au Commerce dans le gouvernement du président Woodrow Wilson. Lou Hoover continua de travailler pour l'AWA pendant son mari's mandat gouvernemental. Elle participa également activement à la campagne présidentielle de son mari en 1928, dont elle était la force motrice.
Lorsque son mari prit ses fonctions de président des États-Unis en 1929, Lou Hoover devint la première dame et occupa ce poste jusqu'en 1933. Elle est connue pour son action humanitaire lors du tremblement de terre de San Francisco en 1906 et lors de la famine russe en 1921-1922, ainsi que pour sa participation à l'organisation de grands événements sociaux au palais Blanc.
Lou Hoover continuera à travailler pour des causes humanitaires après son mari's mandat présidentiel, notamment en fondant le National Youth Administration (NYA) en 1935, qui offrait du travail aux jeunes travailleurs. Elle mourut à la Maison-Blanche en 1944, peu de temps avant que son époux ne quittât les fonctions de président des États-Unis.
Lou Henry Hoover est considérée comme une pionnière dans le domaine du féminisme politique et comme un exemple de femme activement engagée dans la société civile américaine.