Родился в 1287. Cын Людвига Строгого из дома баварских герцогов Виттельсбахов и Матильды Габсбург, дочери короля Германии Рудольфа I.

В 1300 сделался соправителем своего старшего брата Рудольфа и в 1310 при дележе получил северо-западную часть Восточной Баварии, с Ингольштадтом. Из-за дележа Пфальца воевал с братом и в 1317 захватил его владения, но после смерти Рудольфа передал Рейнский и Верхний Пфальц его сыновьям, с тех пор отделённый от Баварии.

Людвиг воспитывался вместе со своим двоюродным братом будущим австрийским герцогом Фридрихом III Красивым, и в ранней молодости они были близкими друзьями. Однако в 1310-x между ними возник конфликт в связи с тем, что Фридрих добился опекунства над юными герцогами Нижней Баварии.

В 1310 он принял участие в итальянском походе Генриха VII, но почувствовав его бесперспективность, вернулся в Баварию. В 1313 Людвиг вступил в борьбу за баварскую королевскую корону с Фридрихом Красивым и 9.11.1313 разбил австрийские войска в битве при Гамельсдорфе, после чего Фридрих был вынужден отказаться от претензий на Нижнюю Баварию.

20.10.1314 под давлением архиепископа Майнцского пять курфюрстов отдали свои голоса за избрание германским королём Людвига Баварского, два — за Фридриха Красивого. Людвиг был спешно коронован в Бонне, а затем 25.11.1314 повторно коронован в Аахене.

Началась 8-летняя война за престол между Людвигом IV и Фридрихом III. Главную военную поддержку Фридриху оказывал его брат Леопольд I, герцог Австрии. Однако 28.09.1322 в в сражении при Мюльдорфе, Людвиг взял Фридриха в плен. Он заключил Фридриха в замок Траузниц в Верхнем Пфальце, но обращался с ним как с братом.

Сопротивление продолжал брат Фридриха, Леопольд I Австрийский. Ему удалось привлечь на свою сторону короля Чехии Иоанна Люксембургского и Папу римского. 13.03.1325 Людвиг подписал с пленным Фридрихом договор, по которому тот получал свободу в обмен на отказ от притязаний на германский трон и клятву убедить своего брата Леопольда прекратить сопротивление.

Однако Фридрих не сумел убедить Леопольда признать Людвига IV королём Германии, и он вернулся в Мюнхен в добровольный плен, даже несмотря на то, что Папа римский освободил его от клятвы. Такое рыцарское поведение произвело большое впечатление на Людвига Баварского и он вновь сблизился с Фридрихом Австрийским, договорившись о совместном правлении в Германии.

Ещё в 1322 Папа Иоанн XXII издал буллу, в которой, объявлялось еретическим утверждение, что Христос и апостолы не владели никаким имуществом. Людвиг ответил на это знаменитой саксенгаузенской апелляцией, в которой, основываясь на утверждениях предшественников Иоанна XXII, признававших нищету Христа, в свою очередь обвинил Папу в ереси. При этом он с помощью опытных теологов, уличил его в 70 еретических ошибках. Вообще при дворе Людвига Баварского находилось много рассорившихся с Папой учёных.

В ответ Папа 23.03.1324 отлучил Людвига от Церкви якобы из-за помощи, которую тот подал отлученному Папой правителю Милана Галеаццо I Висконти, а на самом деле за то, что Людвиг обвинил папство в том, что оно погрязло в мирской скверне, предало апостольские традиции благочестия и бедности, ведёт разнузданный образ жизни, и в прочих неблаговидных реалиях.

По настоянию Папы и немецких князей 7.01.1326 между Людвигом и Фридрихом III в Ульме был заключён договор, по которому Фридрих III становился королём и правителем Германии, а Людвиг IV должен был короноваться в Италии императором Священной Римской империи.

Но Папа не признал ни одного из кандидатов на престол. Тогда в 1327 Людвиг направился в Италию, короновался в Милане "железной" лангобардской короной, поставил в 1328 на папский престол антипапу Николая V, который 17.01.1328 короновал его в Риме императорской короной при поддержке партии гибеллинов.

Восстания римлян и другие неудачи заставили его в 1329 вернуться в Верхнюю Италию, а в 1330 — в Германию, где он после смерти Фридриха Красивого примирился с другими герцогами австрийскими.

Попытка примирения с Иоанном XXII не удалась. Влияние французской политики сделало тщетными и все попытки примирения с преемником Иоанна, Бенедиктом XII.

После смерти Бенедикта XII новый Папа, Климент VI в 1346 вновь отлучил его от Церкви и привлёк на свою сторону часть немецких князей, которые 11.07.1346 избрали в Рензе королём сына Иоанна Богемского, маркграфа Карла Моравского, под именем Карла IV.

Вскоре после этого Людвиг IV Баварский внезапно умер 11.10.1347. Людвиг был женат дважды. В 1308 он женился на Беатрисе (1290-1322), дочери герцога Силезии и Глогау Генриха III. После смерти первой жены Людвиг женился 26.02.1324 на Магарите (1311-1356), дочери графа Голландии Виллема III.

После смерти Людвига Бавария была разделена на Нижнюю и Верхнюю. Его сын Людвиг V (1315-1361) от первого брака вместе с Людвигом VI Римлянином (1328-1364) и Оттоном V (1346-1379) от второго брака получили в управление Верхнюю Баварию.

Стефан II (1319-1375) от первого брака вместе с Альбрехт I (1336-1404) и Вильгельмом I (1330-1389) от второго брака стали герцогами Нижней Баварии и Голландии.

Дочь Мехтильда (Матильда) (1313-1346) стала женой ландграфа Тюрингии Фридриха II Строгого (1310-1349).

Дочь Маргарита (1325-1374) стала женой Стефана Анжуйского (1332-1354), герцога Трансильвании, Славонии, Хорватии и Далмации, сына короля Венгрии Карла-Роберта.

Ещё одна дочь, Беатриса (1344-1359), в 1356 стала женой короля Швеции Эрика XII.