Louis Tomlinson 2010 yılında katıldığı X Factor'ün yedinci sezonunda dikkati çekti. Nicole Scherzinger önerisi ile kurulan One Direction grubuna dahil oldu ve X Factor yarışmasına böylece devam etti. One Direction yarışmayı üçüncülükle bitirdi.
İlk albümleri Up All Night, 18 Kasım 2011'de piyasaya sürülmüştür. Sonra da 2012 yılında "Take Me Home" adlı albümü çıkarmışlardır. Ardından 25 Kasım 2013'te ''Midnight Memories'' adlı üçüncü stüdyo albümlerini yayınladılar. Daha önceki albümleriyle kırdıkları rekoru bu albümleriyle de bir kez daha kırdılar ve tarihinin en hızlı satılan albümü unvanına bir kez daha sahip oldular. En son olarak 17 Kasım 2014'te ''FOUR'' adlı dördüncü stüdyo albümlerini yayınladılar.
FOUR albümünün Deluxe versiyonu iTunes'da 67 ülkede #1 numaraya yerleşti. 31 Ocak 2020 tarihinde, yayınladığı ilk solo albümü Walls, 50 ülkenin iTunes listesinde 1 numaraya ulaştı.