Nació el 24 de agosto de 1833 en Carmen de Patagones (provincia de Buenos Aires) y, desde su infancia, el mar ejerció un gran influjo sobre él, a tal punto que siendo niño fue hallado por un capitán mercante llamado Lemón a 20 millas náuticas de la costa, tripulando una débil balsa que había construido.

A bordo de la nave “Nancy”, en los mares australes, Piedrabuena prestó auxilio a 24 náufragos que estaban a merced de un temporal. Pocos meses después, a bordo de la goleta "Manuelita", que le había cedido William Smiley, en diciembre de 1958 rescató de la muerte en Punta Ninfas a la tripulación de la barca ballenera estadounidense "Dolphin". En 1859 remontó el río Santa Cruz y llegó a la isla que denominó "Pavón", la cual le fue cedida por el Gobierno, y en ella instaló un reducto al que concurrían los nativos del lugar.

Continuó luego navegando por los mares patagónicos y de la Tierra del Fuego. En 1860 concretó su máxima ambición: contar con su propio buque; le compró a su viejo maestro y amigo Smiley la goleta "Nancy", que armó para defender el territorio y las costas del sur patagónico, en tanto continuaba salvando vidas.

En 1862 construyó en la Isla de los Estados, un pequeño refugio al cuidado de los hombres de su tripulación y alzó en él la bandera nacional. En uno de sus largos viajes arribó a la Bahía de San Gregorio en 1863 y trabó amistad con el cacique Casimiro Biguá, presentándolo a las autoridades nacionales que lo designaron Cacique de San Gregorio.

El Gobierno Nacional, teniendo en cuenta los méritos de Piedrabuena, le entregó el 2 de diciembre de 1864 los despachos de "Capitán honorario sin sueldo".

En marzo de 1873 viajó con la goleta "Espora" a la Isla de los Estados y allí lo sorprendió un terrible temporal que abatió la nave contra las rocas, produciéndose la pérdida de la misma. Con sus restos, y luego de una ardua tarea que le insumió 27 días de trabajo, construyó un pequeño cúter al que llamó "Luisito" y con el que navegó hacia Punta Arenas. Desde este punto volvieron a la Isla de los Estados, salvando en esa oportunidad a los náufragos del buque "Eagle" y del "Dr. Hanson". El Gobierno alemán premió el acto de arrojo y envió a Piedrabuena un magnífico anteojo-telescopio contenido en un estuche cuya plaqueta de plata rezaba: "Nosotros, Guillermo, por la Gracia de Dios Emperador de Alemania y Rey de Prusia: Consideramos esta caja como recuerdo de gratitud al capitán D. Luis Piedrabuena, del buque argentino ‘Luisito’, por los servicios prestados en el salvamento de la tripulación del Dr. Hanson naufragado en octubre de 1874".

Convencido el Gobierno nacional tanto de mantener una comunicación constante con las costas del sur, como de asegurar el dominio del Estado en aquellas regiones, le asignó a Piedrabuena una subvención para que con un barco bajo su mando pudiera prestar aquel servicio. Para ello adquirió la goleta "Santa Cruz" y realizó la travesía tocando Chubut, Puerto Deseado y Santa Cruz, llevando a su bordo al sabio explorador, el perito Francisco Pascasio Moreno.

De regreso de ese viaje, el 17 de abril de 1878, el Gobierno le extendió los despachos de Sargento Mayor con grado de Teniente Coronel.

En 1882 intervino con la "Cabo de Hornos" en la expedición científica a la Patagonia meridional colocada bajo la dirección del marino italiano Giacomo Bove. El viaje tuvo una duración de ocho meses y reconoció como centro principal de observación la Isla de los Estados, que el Gobierno había otorgado a Piedrabuena. Los trabajos continuaron luego en el Canal Beagle.

El 8 de noviembre de 1882, el Presidente de la Nación, General Julio A. Roca, le confirió el grado efectivo de Teniente Coronel de la Marina de Guerra.

Se aprestaba a efectuar una nueva navegación a la región, donde había surcado tantas millas afirmando la soberanía nacional y salvando náufragos, cuando lo sorprendió la muerte el 10 de agosto de 1883.

Isla de los Estados, Antártida, Río Santa Cruz, Tierra del Fuego, angosturas del Magallanes, Punta Arenas, Cabo de Hornos, son todos jalones de sus proezas náuticas. Fue Piedrabuena un marino argentino, sencillo, trabajador, honrado y su vida es hoy la mejor página de patriotismo en la historia de los mares australes de la República.

Tres buques de la Armada Argentina llevaron su nombre: un pailebote (1880), un transporte (1910) y un destructor (1959).