Lou Doillon (4 de septiembre de 1982, Neuilly-sur-Seine, Francia) es una actriz, modelo y cantautora franco-británica.
Lou creció en una familia de artistas famosos. Es hija de la cantante y actriz inglesa Jane Birkin y el director de cine francés Jacques Doillon. Es la nieta de la actriz Judy Campbell, y la hermana menor de la actriz Charlotte Gainsbourg y la fotógrafa Kate Barry (1966-2013, hija del compositor John Barry). En 2007 posó para Givenchy en el Calendario Pirelli junto a Penélope Cruz, Sophia Loren, entre otras, y desfiló para Missoni, Tom Ford y Dior.
Debutó como actriz a los 5 años en la película de Agnès Varda Kung-Fu master, al lado de su madre y de su hermana Charlotte. Luego regresaría al cine en 1998 en un film dirigido por su padre llamado Trop peu d'amour, y al año siguiente en Mauvaises fréquentations bajo la dirección de Jean-Pierre Améris. Su aparición en la comedia de Michel Blanc Embrassez qui vous voudrez, confirmaría su éxito. En 2002, participa de Blanche película dirigida por Bernie Bonvoisin exintegrante de la banda de rock francesa Trust.