Né en 1959, il fait ses études au Conservatoire de Paris (CNSMDP), dont il sort avec deux Premiers Prix (Hautbois – Musique de chambre).
Il commence par exercer le métier de musicien d’orchestre (hautbois, cor anglais) tout en se lançant dans la composition de musiques de scène. En 1981, il fonde avec Maurice Jacquemont la compagnie Les Musicomédiens puis, en 1985, la Compagnie Fracasse, avec Jean-Marie Lecoq. Il compose la musique des spectacles « Le Roi cerf » (1984), « Le Capitaine Fracasse » (1986), « Le Tour du Monde en 80 jours » (1987), « Christophe Colomb » (1990), « Les Empires de la Lune » (1993), « Les Trois mousquetaires » (1995), « Quichotte & Sancho » (1997), « Le Médaillon brisé » (1998), « Amphitryon » (1998), « La Belle & la Bête » (2000), « Robin des Bois » (2001), « Le Pentathlon des Dieux » (2003), « The Talking bird » (2004), « Hypocondriac 1er, roi de Neurasthénie » (2008), « Le Don » (2008), « The Odyssey »(2011).
« Christophe Colomb » a obtenu le « Molière 1991 » du meilleur spectacle musical. Il a été traduit en anglais et repris par trois différentes productions américaines. « Le Capitaine Fracasse » a été traduit en allemand et joué à travers les pays germanophones.
Dans le domaine de la télévision, Louis Dunoyer de Segonzac a composé ou orchestré la musique de plus de trente téléfilms. Il a collaboré, en tant que directeur musical, arrangeur et/ou compositeur, avec des réalisateurs tels que Claude Chabrol, Laurent Heynemann, Christian de Chalonge, Denis Malleval, Gérard Jourd’hui, Jacques Santamaria, Philippe Monnier, Philippe Bérenger, Olivier Schatzky et Jean-Daniel Verhaeghe. Il a assuré la direction musicale des séries « Chez Maupassant » et « Contes et nouvelles du XIXe siècle », sur France Télévisions.
À la demande de Bertrand Tavernier et pour l’Orchestre National de France , Louis Dunoyer de Segonzac s’est lancé, en 2018, dans la reconstitution à l’oreille de musiques de films des années ’30 à ’50 dont les partitions d’origine ont été perdues.
Pour l’ensemble de son œuvre de compositeur, Louis Dunoyer de Segonzac a reçu le Prix Maurice Yvain 1991.
Il est également lauréat du concours de composition « Pro Lyrica »et de la fondation Beaumarchais.
À partir de 1999, Louis Dunoyer de Segonzac a effectués plusieurs mandats d’administrateur et de vice-président de la SACD (Société des Auteurs et Compositeurs Dramatiques).