Louise-Thérèse a Spaniei s-a născut pe 11 iunie 1824 la Palatul Regal din Aranjuez, fiind al cincilea din cei unsprezece copii ai Infantelui François de Paule de Bourbon și ai Prințesei Louise-Charlotte de Bourbon-Sicilia. Bunicii ei paterni au fost regele Carol al IV-lea al Spaniei și Maria Louise de Bourbon-Parma, iar bunicii materni au fost regele Francisc I al celor Două Sicilii și Infanta Maria Isabella a Spaniei.
Louise-Thérèse a fost sora Isabellei-Fernande de Bourbon, a lui Francisc de Assisi de Bourbon, care va deveni soțul reginei Isabela a II-a a Spaniei, a lui Henric de Bourbon, a Josephine-Fernande de Bourbon, a infantei Maria Christina a Spaniei și a Améliei a Spaniei, Prințesă de Bavaria.
Copila a fost crescută în Spania, dar și în Franța, unde părinții ei au fost exilați de mai multe ori în primii ani ai domniei Isabelei a II-a, a studiat la Couvent des Oiseaux și s-a întors definitiv în țara natală în 1840, stabilindu-se la Palatul Regal din Madrid. În această perioadă s-a împrietenit cu verișoara sa, regina Isabela, care fusese încoronată la vârsta de trei ani și care îi devenise cumnată între timp, iar prietenia dintre cele două femei va fi de lungă durată, în ciuda comportamentului impredictibil și scandalos al suveranei spaniole.
Datorită aranjamentelor pe care le-a făcut mătușa ei, Maria Christina, infanta s-a căsătorit în 1847 cu José María Osorio de Moscoso y Carvajal, al 16-lea Duce de Sessa, care avea un rang nobiliar mai mic decât ea, lucru nemaiîntâlnit pentru familia regală a Spaniei în care niciodată nu avusese loc o căsătorie morganatică.
Regina Isabela i-a acordat o permisiune specială pentru acest mariaj, emițând un decret regal în 8 februarie 1847, datorită căruia infanta își putea menține toate titlurile și privilegiile regale. Pe 10 februarie a fost organizată ceremonia de nuntă la Palatul Altamira, proprietatea Ducelui, Isabela a II-a și Francisc de Assisi fiind martori. Câteva luni mai târziu, José María a fost ridicat la rangul de Cavaler al Ordinului Eminent al Lânii de Aur și a primit Marea Cruce a Ordinului Carol al III-lea.
Cuplul a avut trei copii: Francisco de Asís Osorio de Moscoso y Borbón, care i-a succedat tatălui său, Luis María Osorio de Moscoso y Borbón și María Cristina Isabel Osorio de Moscoso y Borbón. Cuplul ducal a sprijinit monarhia spaniolă după Revoluția din 1868 oferind familiei regale detronate sume mari de bani, ceea ce a redus considerabil veniturile prințesei Louise-Thérèse și ale soțului ei, José María Osorio. Cei doi au fost nevoiți să-și vândă o parte din proprietăți, inclusiv palatul Altamira și cel din Villamanrique, dar acest lucru nu a împiedicat-o pe infanta să-și continue stilul de viață luxos, făcând frecvent călătorii la Madrid, Paris și Biarritz.
Infanta Louise-Thérèse a devenit văduvă în 1881 și a murit la Madrid pe 27 decembrie 1900, la vârsta de 76 de ani, fiind înmormântată în Panteonul regal El Escorial.
