Specialista del doppio, è stata numero 9 della classifica WTA nel novembre 2021, anno in cui raggiunse due semifinali Slam e divenne vice campionessa alle Finals. Ha conquistato gli Australian Open 2023 in doppio misto insieme a Rafael Matos.
Biografia Nel 2019, con Hayley Carter all'International di Tashkent, Stefani vince il suo primo titolo WTA, sconfiggendo in finale Jakupovič/Santamaria.
A Miami, nel 2021, la brasiliana ha raggiunto la sua prima finale di livello WTA 1000 assieme a Hayley Carter: le due si arrendono alle giapponesi Shibahara/Aoyama in due set.
Stefani partecipa alle Olimpiadi di Tokyo 2020 nel doppio femminile assieme a Laura Pigossi: le due arrivano fino in semifinale, battendo specialiste del doppio come Mattek-Sands e Dabrowski nel loro percorso. Nel penultimo atto, le brasiliane cedono a Bencic/Golubic in due set; tuttavia, nella finalina per il bronzo, Pigossi/Stefani ribaltano il pronostico e sconfiggono le finaliste di Wimbledon in carica Vesnina/Kudermetova per [11–9] al match-tiebreak, riuscendo così ad aggiudicarsi la medaglia di bronzo, la prima del Brasile nel tennis olimpico.
Dopo le Olimpiadi, giocando con Gabriela Dabrowski, è diventata vice campionessa della WTA 250 San José, salendo al 22º posto nel mondo. Nel torneo successivo, il WTA 1000 a Montreal, hanno vinto il titolo battendo la coppia numero 1 del torneo, Mertens/Sabalenka, ai quarti, la forte coppia Kudermetova/Rybakina in semifinale e la coppia numero 6 del seeding Jurak/Klepač in finale, tutte in due set, conquistando il trofeo più importante in carriera e assicurandosi così di divenire la prima brasiliana in top-20 nella storia del doppio femminile. La fulminea ascesa di Stefani è continuata al WTA 1000 di Cincinnati la settimana successiva, dove lei e Dabrowski sono arrivate in finale, cedendo a Stosur/Zhang. Con questo risultato, Stefani raggiunge la posizione di n. 17 del mondo.
Stefani ha raggiunto agli US Open 2021 per la prima volta una semifinale del Grande Slam, assieme nuovamente a Dabrowski. È stata la prima brasiliana ad arrivare così lontano in un Grande Slam di doppio femminile dai tempi di Maria Bueno nel 1968. Tuttavia, nel tiebreak del 1º set in semifinale, Stefani ha fatto un brutto passo, storcendosi una gamba e cadendo in campo con forti dolori. Ha dovuto abbandonare il gioco su una sedia a rotelle. Successivamente è stata rilevata una lesione al legamento del ginocchio, che ha costretto Stefani a ritirarsi dal circuito tennistico per il resto del 2021. Con la semifinale, Stefani ha raggiunto il suo miglior piazzamento in carriera, la posizione di n.13 del mondo. Il 27 settembre a Chicago, negli Stati Uniti, Luisa ha subito un intervento chirurgico al ginocchio per aiutarla a riprendersi dall'infortunio. A novembre, è tornata a San Paolo per la sua guarigione. Nel novembre 2021 Luisa ha raggiunto, pur senza giocare per alcune settimane a causa di un infortunio al ginocchio, il 9º posto nella classifica WTA di doppio, diventando la 6° tennista brasiliana della storia ad essere tra le prime 10 tenniste del mondo in questa classifica, se si uniscono a Maria Bueno, che lo ha fatto prima dell'era open, Carlos Kirmayr, Gustavo Kuerten, Bruno Soares e Marcelo Melo.
Dopo una lunga convalescenza, Luisa ha annunciato che tornerà a giocare nel circuito WTA in quel di Tokyo nel settembre 2022, con la giapponese Ena Shibahara come sua partner. Tuttavia, la brasiliana riesce a rientrare prima, disputando il torneo di Chennai in coppia con Dabrowski: le due conquistano il titolo (il secondo assieme). Al WTA 1000 di Guadajalara, giocando con Storm Sanders, è arrivata in finale, tornando così nella top 100, e ottenendo una finale brasiliana senza precedenti nella WTAs 1000 con Beatriz Haddad Maia. Nella finale, disputata lo stesso giorno, ha vinto il suo secondo titolo WTA 1000, in un match serrato, terminato con il punteggio di 7–6(4), 6(2)–7 [10–8].
Nel 2023, Stefani riesce a conquistare tre titoli WTA di livello '500'. Il primo arriva ad Adelaide assieme a Taylor Townsend, sconfiggendo in finale Rybakina/Pavljučenkova; il secondo, la brasiliana lo ottiene ad Abu Dhabi con Zhang Shuai, battendo nell'ultimo atto Aoyama/Chan per [10–8] al super-tiebreak; a giugno, Luisa coglie il terzo titolo stagionale sull'erba di Berlino con Caroline Garcia, superando Siniaková/Vondroušová in rimonta. Negli slam, il miglior risultato arriva agli US Open, dove con la rientrante Jennifer Brady raggiunge la sua seconda semifinale major in carriera; nella circostanza, le due vengono sconfitte da Zvonarëva/Siegemund.
Nel 2024 conquista un solo titolo, il Master 1000 del Qatar in coppia con Demi Schuurs, imponendosi in due set contro le statunitensi Desirae Krawczyk e Caroline Dolehide, in quella che è anche l'unica finale raggiunta in stagione.
Nel 2025 vince a Linz, a Strasburgo e in Giappone in coppia con Tímea Babos, e raggiungono anche la finale a Ningbo e soprattutto alle WTA Finals (sconfitte da Mertens/Kudermetova), mentre a Wimbledon torna in una finale Slam nella specialità del doppio misto con Joe Salisbury, sconfitti in due set da Verbeek/Siniaková.
Nel 2026 torna a vincere un Master 1000, questa volta a Dubai e in coppia con Gabriela Dabrowski.
Statistiche WTA Doppio Vittorie (17) Legenda Grande Slam (0) Ori Olimpici (0) WTA Finals (0) WTA Elite Trophy (0) Dal 2009 al 2020 Dal 2021 Premier Mandatory (0) WTA 1000 (4) Premier 5 (0) Premier (0) WTA 500 (7) International (2) WTA 250 (4)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. Tashkent Open, Tashkent Cemento Hayley Carter Dalila Jakupovič Sabrina Santamaria 6–3, 7–6(4) 2. 16 agosto 2020 Top Seed Open, Lexington Cemento Hayley Carter Jil Teichmann Marie Bouzková 6–1, 7–5 31 luglio 2021 Bronzo ai Giochi olimpici, Tokyo Cemento Laura Pigossi Veronika Kudermetova Elena Vesnina 4–6, 6–4, [11–9] 3. 15 agosto 2021 Canadian Open, Montréal Cemento Darija Jurak Andreja Klepač 6–3, 6–4 4. 18 settembre 2022 Chennai Open, Chennai Cemento Gabriela Dabrowski Anna Blinkova Natela Dzalamidze 6–1, 6–2 5. 23 ottobre 2022 Guadalajara Open, Guadalajara Cemento Storm Sanders Anna Danilina Beatriz Haddad Maia 6. 13 gennaio 2023 Adelaide International, Adelaide Cemento Taylor Townsend 7–5, 7–6(3) 7. 12 febbraio 2023 Abu Dhabi Open, Abu Dhabi Cemento Zhang Shuai Shūko Aoyama Chan Hao-ching 3–6, 6–2, [10–8] 8. 25 giugno 2023 German Open, Berlino Erba Caroline Garcia Kateřina Siniaková Markéta Vondroušová 4–6, 7–6(8), [10–4] 9. 17 febbraio 2024 Qatar Ladies Open, Doha Cemento Demi Schuurs Caroline Dolehide Desirae Krawczyk 6–4, 6–2 10. 2 febbraio 2025 Austria Ladies Linz, Linz Tímea Babos Ljudmyla Kičenok Nadiia Kičenok 3–6, 7–5, [10–4] 11. 24 maggio 2025 Internationaux de Strasbourg, Strasburgo Terra rossa Tímea Babos Guo Hanyu Nicole Melichar-Martinez 6–3, 6(4)–7, [10–7] 12. 13 settembre 2025 SP Open, San Paolo Cemento Tímea Babos Ingrid Martins Laura Pigossi 4–6, 6–3, [10–4] 13. 26 ottobre 2025 Pan Pacific Open, Tokyo Cemento Tímea Babos Anna Danilina Aleksandra Krunić 6–1, 6–4 14. 21 febbraio 2026 Dubai Tennis Championships, Dubai Cemento Gabriela Dabrowski Laura Siegemund Vera Zvonarëva 6-1, 6-3 15. 23 maggio 2026 Terra rossa Gabriela Dabrowski Ulrikke Eikeri Quinn Gleason 7-5, 6-4 16. 28 giugno 2026 Eastbourne Open, Eastbourne Erba Gabriela Dabrowski Jesika Malečková Miriam Škoch 6-1, 6-4 17. 21 settembre 2026 SP Open, San Paolo (2) Cemento Gabriela Dabrowski Anna Rogers Allura Zamarripa 6-3, 3-6, [10–7]
Sconfitte (11) Legenda Grande Slam (1) Argenti Olimpici (0) WTA Finals (1) WTA Elite Trophy (0) Dal 2009 al 2020 Dal 2021 Premier Mandatory (0) WTA 1000 (2) Premier 5 (0) Premier (1) WTA 500 (4) International (2) WTA 250 (0)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. Korea Open, Seul Cemento Hayley Carter Lara Arruabarrena Tatjana Maria 2. 26 settembre 2020 Terra rossa Hayley Carter Nicole Melichar Demi Schuurs 4–6, 3–6 3. 25 ottobre 2020 Ostrava Open, Ostrava Gabriela Dabrowski Elise Mertens Aryna Sabalenka 1–6, 3–6 4. 13 gennaio 2021 Abu Dhabi Open, Abu Dhabi Cemento Hayley Carter Shūko Aoyama Ena Shibahara 6(5)–7, 4–6 5. 27 febbraio 2021 Adelaide International, Adelaide Cemento Hayley Carter Alexa Guarachi Desirae Krawczyk 7–6(4), 4–6, [3–10] 6. 4 aprile 2021 Miami Open, Miami Cemento Hayley Carter Shūko Aoyama Ena Shibahara 2–6, 5–7 7. 8 agosto 2021 Silicon Valley Classic, San Jose Cemento Gabriela Dabrowski Darija Jurak Andreja Klepač 1–6, 5–7 8. 21 agosto 2021 Cincinnati Open, Cincinnati Cemento Gabriela Dabrowski Samantha Stosur Zhang Shuai 5–7, 3–6 9. 19 ottobre 2025 Ningbo Open, Ningbo Cemento Tímea Babos 7–5, 4–6, [8–10] 10. 8 novembre 2025 WTA Finals, Riad Cemento (i) Tímea Babos Veronika Kudermetova Elise Mertens 6(4)–7, 1–6 11. 12 luglio 2026 Torneo di Wimbledon, Londra Erba Guo Hanyu Kristina Mladenovic 3-6, 5-7
Doppio misto Vittorie (1) Legenda Australian Open (1) Open di Francia (0) Torneo di Wimbledon (0) US Open (0) Ori Olimpici (0)
N.AnnoTorneoSuperficieCompagnoAvversari in finalePunteggio 1. 27 gennaio 2023 Australian Open, Melbourne Cemento Rafael Matos Sania Mirza Rohan Bopanna 7–6(2), 6–2
Sconfitte (1) Legenda Australian Open (0) Open di Francia (0) Torneo di Wimbledon (1) US Open (0) Argenti Olimpici (0)
N.AnnoTorneoSuperficieCompagnoAvversari in finalePunteggio 1. 10 luglio 2025 Torneo di Wimbledon, Londra Erba Joe Salisbury Kateřina Siniaková Sem Verbeek 6(3)–7, 6(3)–7
Circuito WTA 125 Doppio Vittorie (3) N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 16 novembre 2019 Houston Challenger, Houston Cemento Ellen Perez Sharon Fichman Ena Shibahara 1–6, 6–4, [10–5] 2. 1º febbraio 2020 Newport Beach Challenger, Newport Beach Cemento Hayley Carter Marie Benoît Jessika Ponchet 6–1, 6–3 3. 26 novembre 2022 Montevideo Open, Montevideo Terra rossa Ingrid Martins Quinn Gleason Elixane Lechemia 7–5, 6(6)–7, [10–6]
Sconfitte (1) N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 9 maggio 2021 Open 35 de Saint-Malo, Saint-Malo Terra rossa Hayley Carter Kaitlyn Christian Sabrina Santamaria 6(4)–7, 6–4, [5–10]
Statistiche ITF Doppio Vittorie (15) Torneo $100.000 (1) Torneo $80.000 (0) Torneo $75.000 (0) Torneo $60.000 (2) Torneo $50.000 (1) Torneo $25.000 (8) Torneo $15.000 (3) Torneo $10.000 (0)