Empezó a actuar en la infancia, en su ciudad natal, Cincinnati, por influencia de sus padres, que eran artistas. Su padre, Jack Louiso, es coreógrafo y director artístico del Children's Theatre (Teatro Infantil) de Cincinnati. Su madre, Suzanne Kitei, ha sido cantante y ahora es productora de spots de televisión.

Louiso estudió en la Cincinnati School for Performing Arts desde el cuarto año al duodécimo. Después de frecuentar una breve temporada la escuela de arte dramático de la Universidad de Nueva York, se pasó a la escuela de cine de la misma institución. Mientras tanto, dirigió dos cortos y trabajó para el director Robert Benton. En 1992 acabó sus estudios con diploma BFA.

Después de dos pequeñas intervenciones en Escencia de Mujer, de Martin Brest, La Roca, de Michael Bay, y Stella, obtuvo un papel fijo en una telecomedia de la cadena ABC, Phenom, de James Brooks, y se fue a vivir a Los Angeles. Esta serie se emitió entre 1993 y 1994.

También le hemos visto en las cintas Jerry Maguire, The Wonders (That thing you do!), Apolo 13 y Billy Bathgate. Últimamente, Louiso ha dirigido la adaptación para el cine de la obra de Tom Stoppard The 15-minute Hamlet, un frenético homenaje a Hamlet en clave de farsa, protagonizado por Austin Pendleton, Phil Hoffman y Louiso en el papel de Ofelia. Se exibió en el Independent Feature Project, en Nueva York, en septiembre de 1996.