Les recherches de Louis Fensterbank portent sur la découverte de nouvelles transformations moléculaires impliquant des processus radicalaires ou organométalliques ainsi que leur combinaison par photocatalyse. Ces nouvelles réactions trouvent leur application dans la synthèse de substrats d’intérêt (produits naturels, molécules à propriétés biologiques, arômes…) Il développe également de nouveaux dérivés organosilylés présentant des propriétés d’acide de Lewis ou de sondes biologiques. Récemment, il s’est intéressé à la conception de nouveaux ligands de surface (carbènes) pour la préparation optimisée de nanoparticules métalliques.
Ingénieur de l’École supérieure de chimie industrielle de Lyon (devenue CPE) en 1990, Louis Fensterbank a obtenu un PhD de l’université de Stony Brook sur la chimie des silanols, en 1993. En 1994, il rejoint l’université Pierre-et-Marie-Curie (devenue Sorbonne Université) en tant qu’ATER, puis est recruté chargé de recherche CNRS en 1995. En 2004, il est nommé professeur à Sorbonne Université. Il a été directeur du master de chimie de Paris-Centre (2007-2014) et de l’Institut parisien de chimie moléculaire (2017-2022).
Il a reçu plusieurs prix dont la médaille d'argent du CNRS, en 2017. Il est également Fellow de la Royal Society of Chemistry (2016), membre senior de l'Institut universitaire de France (2021) et membre de l’Academia Europaea (2023).