Louis Arene est comédien, metteur en scène et plasticien. Il fait ses études au lycée Claude Monet, option théâtre, où il rencontre Emmanuel Demarcy-Mota avec lequel il jouera par la suite dans plusieurs spectacles : Le Diable en Partage et Marcia Hesse de Fabrice Melquiot, Peine d’Amour Perdue de Shakespeare. Il se forme ensuite à l’École du jeu (École de théâtre de Paris) puis entre au Conservatoire National Supérieur d’Art Dramatique. Il a pour professeurs Alain Françon, Dominique Valadié, Michel Fau, Mario Gonzalez, Christiane Cohendy, Caroline Marcadé… Il se passionne très vite pour le travail du corps et un théâtre physiquement engagé. La danse et l’improvisation seront très tôt présents dans ses travaux.

En sortant du Conservatoire, il écrit, met en scène et interprète son premier spectacle, le solo La Dernière Berceuse, qui obtient le Prix des Arts de l’Académie Nationale d’Art Dramatique Silvio d’Amico de Rome et le Prix du Jury 2011 du festival Passe-Portes de l’île de Ré.

Pensionnaire de la Comédie-Française entre 2012 et 2016, il y met en scène et joue La Fleur à la bouche de Pirandello. Il y joue pour de nombreux metteurs-en-scène : Muriel Mayette, Christian Hecq et Valérie Lesort, Clément Hervieu-Léger, Giorgio Barberio Corsetti, Jean-Yves Ruf... En 2015, il créé les masques de Lucrèce Borgia de Victor Hugo dans la mise-en-scène de Denis Podalydès.
En dehors de la Comédie-Française, il joue pour Philippe Calvario, Laurent Hatat, Cosme Castro et Jeanne Frankel, Annabelle Simon, Dominique Catton, Mélodie Berenfeld…

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En 2012, il fonde le Munstrum Théâtre avec Lionel Lingelser, compagnie au sein de laquelle il est metteur en scène, acteur, scénographe et créateur de masques.
Entre créations originales et mises en scène de textes contemporains, la singularité de leur travail s’exprime par un geste esthétique puissant et une radicalité poétique au service de thématiques sociétales fortes. Une recherche autour du masque, objet théâtral par excellence, traverse les spectacles de la compagnie avec une modernité inédite.

Louis Arene monte notamment  Le Chien, La Nuit et le Couteau (2016) de M. von Mayenburg et 40° Sous Zéro (création 2019 - pour laquelle la compagnie obtient le Molière 2024 du Théâtre Public & Louis Arene, le Molière de la Mise en scène pour un spectacle de Théâtre public), diptyque autour des Quatre Jumelles et de L’homosexuel ou la difficulté de s’exprimer de Copi et Zypher Z (2021), création mobilisant toute l'équipe du Munstrum, écrite en collaboration avec Kevin Keiss. Avec Lionel Lingelser il co-signe la mise en scène de L’Ascension de Jipé (2014) et Clownstrum (2018) et intervient comme collaborateur artistique sur le solo Les Possédés d’Illfurth (2021).
En 2022, à la Comédie-Française, il monte Le Mariage Forcé de Molière, qui sera repris à l'automne 2025.

En février 2025, avec le Munstrum, il crée le spectacle Makbeth, d'après Shakespeare, traduit et adapté avec Lucas Samain.

Au cours de la saison 2019 - 2020, il est intervenant metteur en scène à l'Université Bordeaux-Montaigne, auprès des étudiants en deuxième année.  En 2023 il intervient comme metteur en scène et pédagogue à L’Académie de l’Union à Limoges, à l’ENSATT à Lyon et à l’ESCA à Asnières.

Illustrateur, il a publié un livre pour enfants, Histoires et Célèbres Inconnues (2007), avec Fabrice Melquiot.
Il prête régulièrement sa voix pour des livres audios des Editions Gallimard et Thélème.