Né à Bommiers, fils de Louis 1er de la Trémoille et de Marguerite d’Amboise, petit-fils de Louis d’Amboise et de Marie de Rieux. Appartenant à l’une des plus vieilles familles du Poitou, il passa son enfance au château de Bommiers dans le Berry, où ses parents vivaient dans un semi exil. Vers l’âge de 14 ans, il fut envoyé comme page à la cour de Louis XI. Et son oncle, Georges de La Trémoille, seigneur de Craon, le prit alors sous sa protection.
Prince de Talmont, comte de Guînes et de Bénon, baron de Sully, de Craon, de Montagu, de Mauléon et de l’Ile-Bouchard, seigneur des Iles de Ré, de Rochefort et de Marans. Il servi les rois Charles VIII, Louis XII et François 1er. Chambellan, puis premier chambellan du roi, amiral de Bretagne et de Guyenne, gouverneur de Bourgogne.
En 1483, son père et le roi moururent, et le jeune Louis II se retrouva chef du clan familial, il apparaît comme l’un des familiers de la régente Anne de Beaujeu. Il participa aux États Généraux de Tours et entra au conseil royal.
Le 28 juillet 1484, il épousa en Auvergne, Gabrielle de Bourbon Montpensier, proche parente du roi Charles VIII. Lors des troubles de la Guerre folle et de la Guerre de Bretagne, il fut un des chef de l’armée royale, et en 1488, nommé lieutenant général, il remporta la victoire de Saint-Aubin-du-Cormier le 27 juillet 1488. L’armée bretonne fut écrasée, et il fut fait prisonnier. La guerre va cependant continuer en Bretagne dans les années suivantes, et c’est en 1491 que La Trémoille, à nouveau lieutenant général, occupa la quasi-totalité du duché. Seul Rennes tient encore, lorsque la duchesse Anne accepte enfin la paix. Son mariage avec Charles VIII marqua la fin des guerres de Bretagne.
En 1494-1495, Charles VIII se lança dans l’expédition de Naples, qui inaugurait le cycle des guerres d’Italie. La Trémoille l’accompagna en tant que chambellan. C’est lui qui obtint le passage de l’armée à Rome, et qui mena l’assaut de Monte San Giovanni, dont la prise rapide connaît un immense retentissement en Italie. Lors du voyage de retour, il s’illustre en arrivant à faire passer l’artillerie par les chemins escarpés des Apennins.
Mais l’armée de la Ligue de Venise attend les Français au débouché des monts, et le 6 juillet 1495, s’engagea la bataille décisive de Fornoue. La charge italienne menaça un moment Charles VIII, mais elle fut finalement repoussée, grâce à la bonne conduite de l’arrière-garde conduite par La Trémoille.
En 1500, Louis XII le désigna comme son lieutenant général en Milanais. Au siège de Novare, il réussit à défaire l’armée milanaise et à capturer Ludovic le More le 10 avril. En juin, Louis II estima qu’il avait rempli sa mission et il rentra en France, en déclinant les offres de Louis XII, qui lui proposait de devenir vice-roi ou gouverneur de la nouvelle province de Milan.
Le 13 juillet, alors qu’il tenait un conseil de guerre à Parme, il fut terrassé par une attaque de fièvre, probablement une atteinte de paludisme, et faillit en mourir.
En 1509, Louis II et son fils accompagnèrent Louis XII dans son expédition contre Venise et combattirent vaillamment jusqu’à la victoire d’Agnadel en 1509.
Durant l’été 1512, les Français perdirent le Milanais, Louis XII envoya en Lombardie une nouvelle armée française avec La Trémoille. Mais il se fit sévèrement battre par les Suisses à Novare en 1513, où son armée de 10 000 hommes tomba dans une embuscade. Les Suisses préparèrent l’invasion de la Bourgogne. Il fut alors envoyé à Dijon et défendit la ville lorsque les Suisses y mirent le siège en septembre 1513. Il réussit à négocier le départ des assiégeants le 13 septembre, en leur promettant 400 000 écus.
Il se distingua encore à Marignan en 1515 au côté de François 1er, mais il y perdit son fils unique.
En novembre 1516, il chercha à se remarier et il jeta son dévolu sur la très jeune Louise de Valentinois, fille du défunt César Borgia et petite-fille d’Alexandre VI. Le mariage fut célébré en avril 1517.
Le 24 février 1525, François 1er lança la bataille désastreuse de Pavie contre l’avis de ses vieux conseillers, dont Louis II. La chevalerie française allait être fauchée par le feu des arquebusiers espagnols et Louis II périt dans la bataille, tué d’un coup d’arquebuse à 64 ans.