Remarqué par le nouveau ministre des Relations extérieures, Talleyrand, il fut nommé, en 1797, secrétaire de légation près la Confédération helvétique puis près de la République Cisalpine. Nommé chargé d’affaires, durant l'occupation de la Prusse, de 1806 à 1808, il occupa les fonctions de commissaire impérial auprès des autorités locales. En 1809, il fut nommé Administrateur général de l'Autriche et envoyé en Pologne l'année suivante.
Trois ans plus tard, la capitulation de Dresde le fit tomber aux mains des Alliés. Bientôt libéré par le prince de Schwarzenberg, il rentra à Paris en décembre 1813, rapportant à Napoléon Ier la nouvelle de la défection de Joachim Murat.
Durant les Cent-jours, l'Empereur le nomma sous-secrétaire d'État aux Affaires étrangères. Après Waterloo, Bignon devint ministre à part entière du gouvernement provisoire. A ce titre, il fut amené à signer avec les Alliés la convention du 3 juillet 1815 qui ouvrait Paris aux forces étrangères. Peu après, il quitta le gouvernement et se retire provisoirement de la vie politique.
Réélu député en 1817 par le département de l’Eure, Bignon s'affirma comme un opposant résolu de la Restauration. La révolution de 1830 et les premières semaines du règne de Louis-Philippe lui fournirent l'occasion d'une seconde carrière ministérielle presque aussi brève que la première. Par la suite, tout en soutenant le gouvernement, il en critiqua fréquemment la politique étrangère, notamment à l'égard de l'Angleterre (trop ménagée) ou de la Pologne (trop peu soutenue).
Bignon laissa une œuvre historique et politique abondante et utile, puisée aux meilleures sources. L'Empereur, qui l'avait chargé au retour de l'île d'Elbe d'analyser les papiers de Talleyrand et d'en publier des « extraits condamnables », le porta d'ailleurs sur son testament pour l'engager à écrire une Histoire de France sous Napoléon. Ce qu'il fit.
Baron d’Empire, membre de l'Académie des sciences morales et politiques depuis 1832, pair de France depuis 1837, il mourut à Paris.
Louis Pierre Edouard Bignon fut inhumé au Mesnil-Verclives où il possédait un château acheté après la Révolution. Sa tombe n’est pas dans le cimetière. Elle se situe sur une petite place, dans un enclos privé, face à l’église qu'il fit aménager.