Ludwig Mittelhammer war als Knabe Sopransolist im Tölzer Knabenchor. Nach seinem Stimmbruch wurde er 2006 Mitglied der Bayerischen Singakademie und erhielt Gesangsunterricht bei Hartmut Elbert. Als zweimaliger Jugend musiziert-Bundespreisträger in der Kategorie Duo-Kunstlied 2007 und Gesang Solo 2008 wirkte er in der Chorakademie der Tiroler Festspiele mit. Im September 2009 nahm er als aktives Mitglied an einem Meisterkurs bei Dietrich Fischer-Dieskau im Rahmen der Schubertiade in Schwarzenberg teil. Seit Oktober 2009 studiert Ludwig Mittelhammer Gesang an der Musikhochschule München bei Prof. Frieder Lang und ist seit September 2011 Mitglied der Bayerischen Theaterakademie August Everding. Seit 2011 ist er Stipendiat des Vereins „YEHUDI MENUHIN-Live Music Now“ und wurde im Mai 2011 in den Extrachor des Bayerischen Rundfunks aufgenommen. Im November 2011 debütierte er in Mozarts La Finta Giardiniera im Prinzregententheater als Nardo.