Ősi főnemesi család grófi ágának leszármazottja volt, apja Batthyány József Sándor földbirtokos, kamarás (megh. l812), anyja Skerlecz Borbála (megh. l834). Egyetlen testvére Amália (f 1866) volt. A szülők 1807-ben közös megegyezéssel elváltak. Az apa végrendeletében minden ősi és szerzett javát fiára hagyta. Skerlecz Borbála azonban javak feletti rendelkezési jogát megszerezte, és fia örökségéből fényűző életet élt a birtokon. Lajost eleinte házitanító oktatta, majd anyja visszaküldte Bécsbe, a Klinkowström-féle nevelőintézetbe. A zágrábi jogi akadémián tanult, majd 1826-ben belépett a hadseregbe, és komoly önképzésbe kezd. 21 évesen nagykorúsíttatta magát, és átvette birtokai igazgatását. Reformerként a Vas vármegyei gazdasági egylet alapítója volt, cukorgyárat hozott létre, felkarolta az állattenyésztés és lónemesítés ügyét és 50 ezer eperfát ültet a selyemhernyó-tenyésztés érdekében. 1834-ben feleségül vette Zichy Antónia grófnőt, akivel három gyermekük született: Emma, Ilona, Elemér. Részben felesége hatására bekapcsolódott a közéletbe. Komolyabb politikai szerepet először az 1839–40-es pozsonyi országgyűlésen töltött be mint a főrendiházi ellenzék vezére. A csoport számára határozott reformprogramot fogalmazott meg. Az ő javaslatára kezdték 1840-ben gyorsírásos naplóban rögzíteni a felsőház eseményeit. 1843-1844-ben az egész országgyűlés szabadelvű ellenzékének vezéralakja, 1847-ben az Ellenzéki Párt elnöke volt. 1848. március 17-én V. Ferdinánd őt bízta meg a magyar kormány megalakításával. Levezényelte a békés átmenetet, a kormány április 11-én kezdte meg működését. Batthyány hivatalból is ismerte Petőfi tevékenységét: május 12-én először és utoljára találkoznak, udvarias-hűvös hangulatban. Batthyány előbb szeptember 11-én, majd második kormányalakításának kudarcát követően, október 2-án lemondott. 1848. december 31-én tagja volt az országgyűlés Windisch-Grätzhez küldött békekövetségének, a sikertelen küldetést követően pedig Pesten maradt. 1849. január 8-án elfogták és hadbíróság elé állították. A hadihelyzet alakulása szerint különböző börtönökbe vetették. 1849. október 6-án az Újépület udvarán golyó által kivégezték.