Luise Büchner wurde in Darmstadt als sechstes Kind des Assessors am großherzoglichen Medizinalkolleg, Dr. Ernst Karl Büchner, und seiner Ehefrau Caroline, geb. Reuß, geboren. Durch einen Unfall war sie zeitlebens körperlich behindert. Ihre Geschwister waren Karl Georg (1813-1837, Revolutionär, Schriftsteller und Naturwissenschaftler), Mathilde (1815-1888), Wilhelm Ludwig (1816-1892, Fabrikant und Politiker), Ludwig (1824-1899, Philosoph und Schriftsteller) und Alexander (1827-1904, Professor für Literaturgeschichte). Nach dem Tod der Eltern lebte sie zusammen mit ihrer ebenfalls ledigen Schwester Mathilde im Haushalt des Bruders und Arztes Ludwig Büchner.

Luise Büchners Hauptanliegen war die Stärkung der Position der Frau in der Gesellschaft. Ihr Engagement ging in eine frauenpolitische, pädagogisch-journalistische Richtung. Sie kämpfte für die Einrichtung von weiblichen Ausbildungsstätten und trat in Wort und Schrift für "Die Frauen und ihr Beruf" ein. Diesen Titel trug ihr erstes Buch, das 1855 anonym veröffentlicht wurde. Das Buch stieß auf große Resonanz.

1859 gab sie gemeinsam mit ihrem Bruder Alexander die Sammlung "Dichterstimmen aus Heimath und Fremde. Für Frauen und Jungfrauen ausgewählt" heraus. 1867 gründete sie zusammen mit Großherzogin Alice den Alice-Frauenverein in Darmstadt. Neben ihrem Engagement im "Alice-Verein" veröffentlichte sie Abhandlungen über Frauenthemen, wirkte mit an der Zeitschrift „Der Frauenanwalt“ und hielt Vorträge über deutsche Geschichte.

Luise Büchner starb im Alter von 56 Jahren in Darmstadt. Nach ihrem Tod veröffentlichte ihr Bruder Ludwig die Sammlungen "Nachgelassene belletristische und vermischte Schriften" und "Die Frau. Hinterlassene Aufsätze, Abhandlungen und Berichte zur Frauenfrage" heraus.