Si différents projets en vue de la construction d'une église à l'Ouest de Vincennes se sont succédé dès la fin du XIXe siècle, l'église Saint-Louis ne fut consacrée qu'en 1924. Le concours d'architecture avait été remporté en 1912 par les architectes Jacques Droz (1882-1955) et Joseph Marrast (1881-1971). Les travaux, entrepris sur un territoire emprunté à deux paroisses (celles de Vincennes et de Saint-Mandé), avaient commencé en 1914, puis avaient été interrompus par la Guerre pour ne reprendre qu'en 1919. Le campanile et la glorification de Saint-Louis (de Maurice Denis) ne datent que de 1927.
Les architectes ont conçu un édifice de plan centré, se référant à l'architecture byzantine ; quatre grands arcs en béton armé délimitent une nef unique tout en donnant l'impression d'une croix grecque ; ils portent à leur croisée une coupole octogonale dont les baies procurent un éclairage zénithal.
Le clocher, hexagonal, mesure 50 m de haut. Les murs de l'église Saint-Louis sont en meulières, parfois parcourues par un appareillage de briques rouges.
La décoration intérieure est due aux Ateliers d'arts sacrés constitués en 1919 sous l'impulsion des peintres Maurice Denis, Georges Desvallières, Henri Marret et du sculpteur Bourdelle. On note notamment les fresques de Marret (en particulier le chemin de croix) et Denis (les Béatitudes et la Glorification de Saint-Louis qui décore le fond de l'abside, derrière l'autel), ainsi que la statue de Saint-Louis, œuvre de Carlo Sarrabezolles. Les céramiques de Maurice Dhomme et les ferronneries de Raymond Subes contribuent également à la beauté de l'église Saint-Louis.
L'église Saint-Louis accueille régulièrement des concerts ou d'autres manifestations. Une brochure lui a été consacrée et est à votre disposition, à demander à l'église.Par ailleurs, l'ouvrage "Il était une Foi l’Église Saint-Louis de Vincennes", de Claude de Martel et Paul Guillaumat, est également disponible à l'église