Gimimo data pagal naująjį kalendorių – 1856 m. gegužės 3 d.

Tėvai: Antanas Nitas (? – po 1897) – dvaro administracijos tarnautojas ir Petronėlė Buteikytė-Nitienė (apie 1831 – 1897). Seserys: Elena Nitaitė-Šaučiūnienė (1870–1933) – knygnešio Jono Šaučiūno žmona ir Michalina Nitaitė, brolis Konstantinas Nitas (apie 1875 – 1911) – dailininkas. Du broliai Juozas ir Ignas ir dvi seserys mirė vaikystėje.

1856 m. balandžio 24 d. Salų (Rokiškio r.) bažnyčioje ją pakrikštijo šios bažnyčios kunigas filialistas Marcelinas Gedminas, krikštatėviais buvo valstietis Juozapas Vilutis ir kilmingoji našlė Zuzana Rozenienė.

Nuo 1859 m. augo Vaitkūnuose (Rokiškio r.), ant Dviragio ežero kranto šalia Salų dvaro, vėliau – Rokiškyje. Vaikystėje išmoko visokių amatų, privačiai mokėsi skaityti ir rašyti. Vaikystėje ir jaunystėje rinko tautosaką, į lietuvių kalbą mėgino išversti vokiečių ir lenkų poetų eilėraščius. 

Tėvui netekus tarnybos, 1874 m. šeima persikėlė į Karūnių palivarką netoli Viešintų (Anykščių r.), po poros metų apsigyveno Veleikiuose (buvęs Nendrijos dvaras, Zarasų r.), kur jos tėvas gavo tarnybą. Čia L. Nitaitė toliau domėjosi lietuvių liaudies kultūra, 1875 m. iš liaudies dainų parašė operetę "Piršlės ir veselijos", kuri iki šių dienų neišliko.

Ištekėjusi L. Didžiulienė 1877–1896 m. gyveno Griežionėlėse (Anykščių r.). Čia ji platino draudžiamą lietuvišką spaudą, rinko liaudies dainas bei sutautosakėjusius Antano Strazdo (1760–1833), Antano Vienažindžio (1841–1892), Valerijono Ažukalnio (1826–1865) kūrinius. Ji tapo kaimo moterų bičiulė ir patarėja, platino sveikatos, namų ruošos žinias.

1896 m. vasarą kalbininko Jono Jablonskio (1860–1930), tuo metu dirbusio mokytoju Mintaujoje (dabar – Jelgava, Latvija), ir teisininko Motiejaus Čepo (1866–1962), irgi gyvenusio ir dirbusio Mintaujoje, paskatinta ir norėdama išleisti į mokslą visus savo vaikus, L. Didžiulienė paliko Griežionėles ir 1896–1907 m. su vaikais gyveno Mintaujoje.

M. Čepui tarpininkaujant, ji gavo leidimą, išsinuomojo namą, jame įrengė ir prižiūrėjo 12-14 vietų moksleivių bendrabutį, kuris tapo tautiniu lietuvių moksleivių centru – didžiausiu ir svarbiausiu Latvijos teritorijoje lietuviškos spaudos draudimo laikotarpiu. Ji pati organizavo moksleivių laisvalaikį, mokė juos dainų, rengė namų vaidinimus, kuriems pati rašė pjeses ("Vakaruškos", "Saldi meilė", "Dėl žemės sklypo", "Bet tik aukščiau", "Katei juokai – pelei verksmai", "Vilkas"), šelpė mažiau pasiturinčius mokinius. Pradėjusi ir pati vaidinti namų spektakliuose, vėliau ji dalyvavo ir Mintaujoje vykusiuose viešuosiuose vaidinimuose.

Pas L. Didžiulienę įvairiu metu gyveno Jurgis Šlapelis (1876–1941), Juozas Vaičkus (1885–1935), Antanas Smetona (1874–1944), Juozas Tūbelis (1882–1939) ir kiti jaunuoliai, vėliau tapę žinomais Nepriklausomos Lietuvos valstybės ir jos kultūros kūrėjais – iš viso 89 lietuviai, kurie mokėsi Mintaujoje. Šiame bendrabutyje 1896 m. buvo organizuotas gimnazistų pasipriešinimas rusiškoms maldoms.

1905 m. L. Didžiulienė įsitraukė į revoliucinį judėjimą, rūpinosi revoliucionieriais, slėpė nelegalią literatūrą. 1905 m. ji sukvietė moterų aktyvisčių susirinkimą V. Zubovo dvare prie Šiaulių, kur buvo svarstoma moterų vienijimosi į organizaciją perspektyva. 1905 m. gruodį L. Didžiulienė buvo Vilniaus Didžiojo Seimo atstovė, 1907 m. rugsėjį dalyvavo Lietuvos moterų pirmajame suvažiavime Kaune. 

1907–1915 m. ji gyveno Griežionėlėse ir prižiūrėjo be ištremto šeimininko likusią sodybą, rinko tautosaką – užrašinėjo liaudies dainas ir papročius. Nuo 1907 m. ji buvo Lietuvos Mokslo draugijos narė, dalyvavo šios draugijos suvažiavimuose. Nuolat palaikydama ryšius su Lietuvos šviesuomenės atstovais, L. Didžiulienė dalyvaudavo ir asmeninėse jų šventėse. 1910 m. vasario 2 d. Vilniaus Šv. Mikalojaus bažnyčioje Juozui Tumui-Vaižgantui krikštijant Jurgio ir Marijos Šlapelių dukterį Gražutę, ji kartu su daktaru Jonu Basanavičiumi buvo kūdikio krikštatėviai.

1915–1924 m. L. Didžiulienė gyveno Jaltoje (Krymas, Ukraina), iš pradžių dirbo karo ligoninėje, vėliau padėjo steigti lietuvių tuberkuliozinę sanatoriją ir buvo jos šeimininkė. Ji leido šapirografuotą laikraštėlį "Sanatorijos žvaigždutė", organizavo kultūrinę lietuvių veiklą, šelpė ir slaugė vaikus. 

1924 m. L. Didžiulienė kartu su vyru grįžo į Lietuvą, iš pradžių gyveno Panevėžyje, bet nesulaukusi pagarbos ir dėmesio, pašlijus sveikatai, iki gyvenimo pabaigos liko Griežionėlėse. Prieš mirtį ją aplankęs Juozas Tumas-Vaižgantas perėmė paskutiniuosius L. Didžiulienės kūrinius rankraščiuose ir pasirūpino jų išlikimu bei publikavimu.

Didžiulių šeima artimai bendravo su daugeliu XIX a. pabaigos šviesuomenės žmonių: su klieriku Antanu Karosu, vėliau tapusiu vyskupu, su vyskupu Antanu Baranausku, kuris Andrioniškyje pakrikštijo jos dukterį Michaliną, su Jonu Šliūpu, Jonu Jablonskiu ir kitais.

Nuo 1892 m. Žmonos slapyvardžiu L. Didžiulienė bendradarbiavo "Ūkininke", "Varpe", "Lietuvių laikraštyje", "Žvaigždėje" ir kituose leidiniuose, juose išspausdino ir dalį savo grožinių kūrinių. Lietuvių literatūros istorijoje ji laikoma pirmąja moterimi beletriste. Savo kūryboje ji propagavo tautinio atgimimo idėjas, smerkė nutautėjusius, žmonių tamsumą.

L. Didžiulienės-Žmonos kūrybinis palikimas:

1892 m. – "Tėvynės sūnus" (apsakymas).

1893 m. – "Dėl tėvynės!" (apsakymas), "Lietuvos gaspadinė arba pamokinimai kaip prigulinčiai suvartoti Dievo dovanas" (kulinarijos knygelė, atnaujintas leidimas su Andželikos Laužikienės ir Rimvydo Laužiko komentarais – 2018 m.).

1893–1896 m. – "Ne pagal Jurgio kepurė" (apysaka, likusi rankraščiuose ir pirmą kartą publikuota "Raštuose" 1996 m.), "Atgajėlė" (apysaka, išspausdinta 1904 m. JAV).

1899 m. – "Lietuvaitės" (pjesė, parašyta ir vaidinta 1899 m., išleista 1912 m.).

1899–1907 m. – "Vilkas" (scenos vaizdelis vaikams, pirmą kartą publikuotas "Raštuose" 1996 m.), "Pasiskubė" (pjesė, išleista 1915 m.), "Katei žertas – pelei smertis" (pjesė, pirmą kartą publikuota kaip "Katei juokai – pelei verksmai" 1957 m.), "Vakaruškos" (pjesė, publikuota 1957 m.), "Dėl žemės sklypo" (pjesės rankraštis dingo, atiduotas į spaustuvę, prasidėjus Pirmajam pasauliniam karui), "Juzuko vargai" (apsakymas, publikuotas 1917 m.).

1901 m. – "Saldi meilė" (pjesė, pirmą kartą publikuota "Raštuose" 1996 m.).

1905 m. – "Vagių veislė" (apsakymas), "Antra romano dalis" (apysaka), "Svetimi giminės" (apysaka, parašyta apie 1905–1907 m., dingus rankraščiui, atkurta apie 1915–1924 m., pirmą kartą publikuota "Raštuose" 1996 m.).

1907 m. – "Magaryčios" (apsakymas). 

1915–1924 m. – "Vynuogyne" (apsakymas, pirmą kartą publikuotas 1957 m.), "Chamala", "Kunigas Juozapėlis", "Pietų saulelė visas ligas gydžia", "Apleista saklia" (apsakymai, pirmą kartą publikuoti "Raštuose" 1996 m.), "Duokite man laisvės!" (pjesė, parašyta rusų kalba, į lietuvių kalbą vertė Juozas Tumas-Vaižgantas, publikuota 1957 m.).

1919 m. – "Našlaičių eglutė" (apsakymas, parašytas ir publikuotas rusų kalba, į lietuvių kalbą išvertė Vanda Didžiulytė), "Tremtinių vaikai" (apsakymas, parašytas ir publikuotas rusų kalba, į lietuvių kalbą išvertė Vanda Didžiulytė).

1926 m. – "Ką aš beatmenu" (atsiminimai).

Jos dramos "Kelių taisytojas", pjesės "Bet tik aukščiau" ir dar kelių kūrinių rankraščiai buvo pavogti 1915 m. traukinyje pakeliui į Krymą.  Yra žinoma, kad ji buvo parašiusi kelias dešimtis vaizdelių iš Krymo ir sanatorijos gyvenimo, bet jie nebuvo publikuoti, o rankraščiai neišlikę. Krymo spaudoje buvo publikuojami jos straipsniai, pasirašyti Graždankos slapyvardžiu.

Išliko keletas L. Didžiulienės-Žmonos publicistikos tekstų: apie Valerijoną Ažukalnį, Antaną Strazdą, latvių ir lietuvių tautinius santykius, Krymo sanatoriją. Visą gyvenimą tyrinėdama ir kaupdama A. Strazdo kūrybinį palikimą, ruošdama jį publikuoti, L. Didžiulienė priskyrė šiam kunigui ir poetui kelias dešimtis liaudies dainų, kurių autorystė iki šiol nėra patvirtinta.

Milda Telksnytė ir Vygandas Račkaitis sudarė ir išleido L. Didžiulienės-Žmonos kūrybinio ir epistolinio palikimo dvitomį "Raštai" (1996–1998 m.).

L. Didžiulienės kūryba realistinė, joje reiškiamos nacionalinio judėjimo ir demokratizmo idėjos, keliami socialiniai prieštaravimai, vargingųjų skurdas, smerkiamas dvarininkų savivaliavimas. Apsakymai pasižymi kompozicine darna, nemaža dėmesio skirta siužeto išplėtojimui, charakterių tapybai, nors neišvengta jų idealizacijos. Daugeliui kūrinių būdinga egzaltacija, pakili retorika.

Ištekėjo 1877 m. rugpjūčio 25 d. Daugailių bažnyčioje (sutuokė filialistas Jonas Daunoravičius), vyras Stanislovas Feliksas Didžiulis (1856–1927) – bibliografas, švietėjas. Šeimoje gimė devyni, bet užaugo aštuoni vaikai: Ona Didžiulytė-Sketerienė (1878–1960) – akušerė, Emilija Didžiulytė (1879–1962) – šeimos globotinė po vaikystės traumos, Vytautas Didžiulis (1881–1956) – pedagogas, gamtininkas, Vanda Didžiulytė-Albrechtienė (1881–1941) – gydytoja ir rašytoja, Antanas Didžiulis (1883–1960) – gydytojas, Michalina Didžiulytė-Ševeliovienė (1884–1973) – pedagogė, gydytoja, knygnešė, Algirdas Severinas Didžiulis (1887–1916) – spaustuvininkas, kariškis, Aldona Didžiulytė-Kazanavičienė (1888–1968) – pedagogė ir rašytoja. Dar vienas sūnus Stanislovas Didžiulis (1886–1893) mirė vaikystėje.
 
Mirė 1925 m. spalio 25 d. Griežionėlėse (Anykščių r.). Palaidota Padvarninkų (Anykščių r.) kapinėse. Ant kapo pastatytas 6,5 metro aukščio betoninis paminklas (autorius – skulptorius Bernardas Bučas, 1932 m.) su bronziniu bareljefu ir įgilintais užrašais keturiose postamento pusėse, abiejuose šonuose – dvi L. Didžiulienės laiškų ištraukos: "Džiaugiuos, kuomet galiu nors vienam / žmogui ašaras nušluostyti. Tai ne- / daug, tai kaip lašas mariose... Bet jeigu / kiekvienas iš mūsų nušluostytų ašaras / nors vienam varguoliui – tai jau būtų / daug lengviau gyventi. / Žmona" ir "Likimas uždavė man tokią užduotę – / auginsiu vaikus, auklėsiu jaunuomenę, / vargsiu vargsiu kolei galėsiu. Maž už / kelių metelių pailsėsiu, nei ne / ant žemės, tai nors / po žeme." / Iš laiško Žmonos". Fasadinėje postamento pusėje – įrašas: "Amžino poilsio / Liudvika Didžiulienė / *Žmona* / 1856.4.21–1925.10.25", galinėje – "Ilsėkis / brangioji geriausioji mūsų / motinėlė / tiek kančių ir vargo pakėlus / per savo amželį. / Tavo vaikai".

Didžiulių šeimos sodyboje Griežionėlių kaime buvo įrengtas ir nuo 1968 m. veikia Liudvikos ir Stanislovo Didžiulių memorialinis muziejus – A. Baranausko ir A. Vienuolio-Žukausko memorialinio muziejaus Rašytojų memorialinio skyriaus ekspozicija. Sodyboje pastatyta skulptūrinė kompozicija "Didžiuliai", vaizduojanti L. Didžiulienę ir jos šeimą (autorius – tautodailininkas Pranas Petronis, 2011 m.).

L. Didžiulienės gyvenimas ir veikla pristatomi Benjamino Kaluškevičiaus ir Kazio Misiaus žinyne "Lietuvos knygnešiai ir daraktoriai 1864–1904" (2004 m.) ir šio žinyno 2-ojoje knygoje (2014 m.). Išleista biografinė apybraiža apie L. Didžiulienę-Žmoną – M. Telksnytės ir V. Račkaičio "Kaip lašas mariose..." (2004 m.).

L. Didžiulienės ir jos vyro Stanislovo vardai suteikti Anykščių rajono savivaldybės viešajai bibliotekai (2007 m.).

Jos kūrybinis palikimas vaidinamas mėgėjų teatrų scenose. Komediją "Lietuvaitės" pastatė Trakų Karališkasis teatras (režisierius Vytautas Mikalauskas, 2014 m.).