Né le 7 février 1920 à Cardiff-Edmonton, en Alberta (Canada), d’une famille originaire de l’Ardèche (France) émigrée au Canada, Louis Doumain arrive en France en 1926. Il fait ses études, devient professeur au petit séminaire d’Annonay et est ordonné prêtre le 19 décembre 1942.
Le 8 juillet 1943, il est requis pour partir au Service du Travail Obligatoire créé par le gouvernement de Vichy. En Allemagne, il est affecté à une usine de produits chimiques à l’I.G Bitterfeld, près de Leipzig. Pendant ce temps il célèbre la messe pour des travailleurs français, anime l’action catholique dans la région avec Roger Martins, jociste de Roubaix-Tourcoing, et il prépare à des sacrements : baptême et communions. Il pourra dire la messe en français tous les jours jusqu’à son arrestation, d’abord à l’église paroissiale, jusqu’à ce qu’un décret interdise les messes en français, puis dans une chapelle privée chez les sœurs de Bitterfeld. « Il avait très peur quand des camarades ou groupes de camarades lui demandaient un service d’Église qui lui était interdit par la Gestapo. Cependant, il ne refusait jamais » (témoignage de l’abbé M. Fortune, séminariste au Lagerfilm à Wolfen).
En application du décret nazi du 3 décembre 1943 contre l’Action catholique française parmi les travailleurs français en Allemagne nazie, il est arrêté le 19 septembre 1944 après une messe célébrée dans les bois. Avec lui sont arrêtés en même temps une quarantaine de jocistes et militants, responsables en vue et des prêtres du Gau Halle-Merseburg. L’abbé Doumain est interrogé d’abord à Bitterfeld puis à Halle. La Gestapo lui propose, pour le libérer, de prendre l’engagement de ne plus dire la messe. Louis refuse cette proposition et par conséquent est envoyé, le 21 novembre 1944, au camp disciplinaire de Spergau, puis à Zöschen, organisé pour éliminer les détenus.
Il meurt à Zöschen le 20 décembre, à l’âge de 24 ans, après une opération à la gorge et après avoir perdu l’usage de la parole. Il est compté parmi les « Martyrs de l’Apostolat », cinquante Français, victimes de la persécution nazie décrétée le 3 décembre 1943 – laïcs, séminaristes et prêtres – morts en ayant fait de l’apostolat auprès des jeunes S.T.O., dont la cause de béatification collective est ouverte depuis 1988.