Político vizcaino nacido en Abando (Bilbao) el 25 de agosto de 1862, en el seno de una familia de armadores comprometida en el levantamiento carlista de 1872-73, lo que le lleva a residir en Baiona (Lapurdi), Ciboure y Saint-Jean-de-Luz hasta 1876. Fallece en Santurtzi en 1951.
Estudia en el internado de Orduña de los jesuitas y el preparatorio de arquitectura en el colegio de los Jesuitas de Laguardia (Pontevedra) en 1880. La carrera de arquitectura la empieza en Madrid en el curso1881-1882.
Se considera que fue Luis de Arana el que inició a su hermano menor, Sabino, en la idea nacionalista vasca, en 1882.
En 1883 la familia Arana-Goiri se traslada a Barcelona, donde los dos hermanos continúan sus estudios, Luis los de arquitectura hasta 1888. Es por esta época cuando podrían haber establecido contacto intelectual con Arturo Campión, que había publicado su Gramática de los cuatro dialectos literarios de la lengua euskara (Tolosa, 1884), pues aparecen en la lista de suscriptores residentes en Barcelona.
Ya en los 90, en Bilbao, Luis de Arana será el consejero y el administrador de todas las empresas editoriales de su hermano. En 1893 es uno de los partícipes del banquete de Larrazabal, en el siguiente toma parte en los actos paralelos a la Gamazada y traza la primera bandera nacionalista para Bizkaia, la ikurriña. Luego se halla entre los fundadores del primer Bizkai Buru Batzar.
En 1899 es encarcelado en Vitoria durante tres meses y luego marcha, junto con su esposa, a Ustaritz, por motivos familiares no del todo claros, donde residirá hasta 1906 con esporádicas visitas a Bilbao.
Fallecido su hermano Sabino, pugna por la dirección del Partido nacionalista hasta que lo consigue, frente a Sota, en 1908, siendo presidente del Euzkadi Buru Batzar hasta 1915 en que es expulsado. Este hecho le hace utilizar el radicalismo nacionalista (Euzkaldun Batzokija, Bizkaitarra, etc.) como estrategia frente a la tendencia Comunión, radicalismo unido a un gran integrismo religioso, germanofilia, misoginia (se opuso al voto de las mujeres y a su participación en política, etc.), acercándose al grupo de Eli Gallastegui.
Falto de apoyo popular debido a su carácter huraño y secretista, siempre actuaría desde el seno de su grupúsculo (Asociación de veteranos nacionalistas), incluso cuando el Partido se reunifica en noviembre de 1930, tras la Dictadura de Primo de Rivera.
Durante la II República jugó la baza más radical (vuelta a 1833, etc.) frente a los que preferían apoyar al nuevo régimen democrático y preconizaban un Estatuto de Autonomía (José Antonio Aguirre entre otros). Se le nombró Presidente del Bizkai Buru Batzar en 1932, lo cual no le hizo cambiar de posición, marginándose y dimitiendo en 1933. Ese año protestó en carta al Bizkai Buru Batzar (24 de julio) contra la actitud positiva de su partido a favor del voto y movilización de la mujer con frases como ésta:
"que a la mujer vasca que en nuestra Patria tuvo su misión cristiana y patriótica en el hogar y con el pobre desvalido, no se la saque de él por el modernismo que le haga perder su valor cristiano y vasco".
Su salida del Partido cristalizó formalmente el 5 de octubre de 1936 en una carta contraria a la dirección del PNV y a la creación del I Gobierno Vasco, dirigida al Presidente de la Junta Municipal de Abando:
"ha sido traicionada ahora por su autoridad del principio básico de nuestra doctrina en JEL consintiendo que nuestro desgraciado Partido Nacionalista Vasco, colabore con un ministro que representa al Partido en el Gobierno de Madrid, Gobierno del Estado Español, por añadidura sectario (...) Ruego a todos los buenos nacionalistas permanezcan afiliados a él, para poder encarrilarlo cuanto antes sea posible, en bien de nuestra Patria entendida y redimida en la doctrina que difundió Sabino. Basta una víctima como protesta".
En carta del 28 de abril de 1937 dirigida a Juan de Ajuriaguerra, presidente del BBB, denuncia a
"Aguirre e Irujo, afiliados al Partido y simples diputados a Cortes españolas, pacto por el que se hace colaborar al PNV con el Gobierno español y sectario a cambio de un mísero Estatuto español engendro del ridículo "Gobierno Vasco" de una Euzkadi rota".
Tras execrar del republicanismo de Irujo, Aguirre, etc. y preconizar la neutralidad (¡!) ante los dos bandos huyó, sin embargo, y se refugió en Iparralde donde murió su mujer. Vuelve en 1941 falleciendo muy anciano.