Né à Neufchâteau (Vosges), le 8 mai 1871.
Fils d’un procureur de la République, Louis Madelin passa sa jeunesse dans l’Est, où il fit ses études chez les religieux, puis à la Faculté de Nancy. Reçu à l’École Normale Supérieure puis à l’École des Chartes, il suivit également les cours de l’École des Hautes Études et obtint son agrégation d’Histoire. Docteur ès lettres, il devint membre de l’École de Rome.
Il servit pendant la Première Guerre mondiale dans l’infanterie, avant de travailler au Grand Quartier Général, pour lequel il effectua plusieurs études sur la situation militaire.
Démobilisé, il reprit sa carrière d’historien, spécialiste de la Révolution et de l’Empire. Il écrivit de très nombreux ouvrages d’érudition, parmi lesquels on peut citer : Fouché, La Rome de Napoléon, La Domination française à Rome de 1809 à 1814, La France du Directoire, La France de l’Empire, Danton, Les Hommes de la Révolution, Napoléon, La Contre-révolution sous la Révolution, Le Crépuscule de la monarchie, Histoire du Consulat et de l’Empire (en 13 volumes), Talleyrand.
En 1924, Louis Madelin se fit élire comme député des Vosges ; il conserva son fauteuil jusqu’en 1928.
Il fut élu à l’Académie française, le 24 novembre 1927, après avoir tenté sa chance à trois reprises lors des élections blanches au fauteuil Capus, qui l’avaient opposé à Georges de Porto-Riche et à Abel Hermant ; il succédait à Robert de Flers, par 18 voix sur 31. Tristan Bernard, qui se présentait contre lui, n’obtint que 4 voix. C’est Henry Bordeaux qui le reçut, le 23 mai 1929.
Louis Madelin devait recevoir André Chaumeix en 1931, Léon Bérard en 1938 et Jean Tharaud en 1946.
Mort le 18 août 1956.