Fue uno de los hijos de Juan Fernández de Velasco y Tovar, condestable de Castilla y V duque de Frías; y su segunda esposa Juana Fernández de Córdoba y Enríquez. Tuvo por hermanos a:

• Bernardino Fernández de Velasco y Tovar; como primogénito varón, heredó sus títulos de nobleza;

• Mariana Fernández de Velasco, casada con Antonio Álvarez de Toledo, VII duque de Alba.
• Juan Fernández de Velasco y Tovar, que casó con Juana Enríquez.

Su padre fue un diplomático al servicio de los reyes Felipe II y Felipe III.

Fue bautizado en la iglesia de San Pedro el Viejo en Madrid, 8 días después de su nacimiento. Se le impusieron los nombres de Luis, María, Zenón con diez mil mártires, Baltasar, Juan, Francisco, Diego, Buenaventura, Ignacio y Miguel.^[1]​ Comenzó a sufrir de sordera alrededor de los dos años, siendole asignado como tutor, Juan de Pablo Bonet. Este último acabaría consiguiendo que Luis se pudiera comunicarse oralmente con otras personas. Su padre murió en 1613, dejando a su hermano mayor, Bernardino como heredero del ducado de Frías y del cargo de condestable de Castilla.

En enero de 1628 contrajo matrimonio con Catalina de Velasco y Ayala. Tres meses después, el 27 de marzo de 1628, Felipe IV le concedería el título de marqués del Fresno, en referencia a una villa propiedad de la casa de Frías.^[2]​ El título tuvo el vizcondado previo de Sauquillo.^[3]​ El año siguiente pidió su ingreso en la orden de Alcántara, como caballero, dejando de pertenecer a la Orden de Santiago de la que era caballero desde niño. Ese mismo año recibió también la encomienda de Portezuela en esa orden.

Sería en 1630 cuando profesó como caballero profeso de la orden de Alcántara en la colegiata de Santa María de Mercado de Berlanga de Duero, patronazgo de su hermano.

En distintos momentos de la década de 1640, mientras su hermano Bernardino marchó a Milán, como gobernador, Luis ejerció los cargos de cazador mayor y miembro de la Junta de Obras y Bosques que ostentaba Bernardino en la corte. Se conoce que Luis contaba con una gran afición a la caza de volatería, es decir, por medio de aves cetreras.

Murió en 1664, siendo enterrado en el coro en el monasterio de Santa Clara en Medina de Pomar (Burgos) que era patronazgo de los duques de Frías.^[4]​

De su matrimonio con Catalina de Velasco y Ayala, tuvo varios hijos:^[5]​^[6]​

• Juana Francisca de Córdoba, casada con Francisco Fausto Antonio de Cabrera, conde de Chinchón.
• Pedro Fernández de Velasco que sería diplomático. Pedro contraería matrimonio con Antonia de Bracamonte Portocarrero y Luna, que desde 1689 sería V condesa de Peñaranda de Bracamonte, con descendencia.^[7]​
• Gaspar Manuel de Velasco (noviembre de 1682), que tuvo un hijo, Gaspar de Velasco.
• Luisa de Velasco (ca.1636-1674), casada con Joaquín Carrós de Centelles, II marqués de Quirra y I marqués de Nules.^[8]​
• Jerónima, muerta en su infancia.

• I marqués del Fresno (11 de marzo de 1628)

• Caballero de la orden de Santiago (1611-1629)
• Orden de Alcántara
  • Comendador de Portezuela (1629)
  • Caballero (1629), después profeso (1630)

• Cazador mayor (por delegación de su hermano Bernardino)
• Miembro de la Junta Real de Obras y Bosques.

1. ↑ «Partida de bautismo de Luis de Tovar, bautizado el 17 de julio de 1610. Certificación de la misma de 1773.». Portal de Archivos Españoles. 31 de diciembre de 1773. 
2. ↑ «Felipe IV concede el título de Marqués del Fresno a Luis de Velasco y Tovar.». Portal de Archivos Españoles. 27 de marzo de 1628. 
3. ↑ «Noticias breves sobre el título de vizconde de Sauquillo de Boñices, dado al marqués del Fresno Luis de Velasco y Tovar; apeo de heredades y venta de casas en Sauquillo; convenio entre Diego de Oca y Pedro Sánchez Tovar, y de éste con el convento de Huertas, sobre el lugar de Sauquillo de Boñices.». Portal de Archivos Españoles. 
4. ↑ «Depósito del cadáver de Josefa Fernández de Córdoba, mujer del condestable Iñigo Melchor, y del cadáver del marqués del Fresno, Luis de Velasco, en el coro del monasterio.». Portal de Archivos Españoles. 
5. ↑ Salazar y Castro, Luis de (1697). Historia genealogica de la casa de Lara II. en la Imprenta Real : por Mateo de Llanos y Guzman. p. 571. Consultado el 24 de julio de 2025. 
6. ↑ Contreras, Jaime (2011). Familias, poderes, instituciones y conflictos. EDITUM. p. 189. ISBN 978-84-8371-998-5. Consultado el 24 de julio de 2025. 
7. ↑ «Persona - Bracamonte Portocarrero, Antonia de (1628-1703)». Portal de Archivos Españoles. 
8. ↑ Fernandez-Nadal, Carmen-María (31 de enero de 2024). «Las marquesas de Quirra del siglo XVII. Estrategias y dificultades en la defensa de sus derechos patrimoniales». RiMe. Rivista dell'Istituto di Storia dell'Europa Mediterranea (ISSN 2035-794X) (Vol. 13/II n.s. (December 2023)): 183-209. doi:10.7410/1619. Consultado el 24 de julio de 2025. 

• Gascón Ricao, Antonio; Storch de Gracia y Asensio, José Gabriel (2020). «Luis de Velasco y Tovar, el mudo (1610-1664)». Homenaje a Juan de Pablo Bonet: Pionero de la educación oral de los sordos, 2020, ISBN 978-84-9911-636-5, págs. 219-244 (Institución "Fernando el Católico"): 219-244. ISBN 978-84-9911-636-5. Consultado el 22 de julio de 2025.