Fils cadet d'Honoré Charles d'Albert de Luynes. Évêque de Bayeux (1729-1753) puis archevêque de Sens (1753-1788), il reçut le chapeau de cardinal le 5 avril 1756. Astronome et physicien, Il réalisa plusieurs observations astronomiques importantes. Il est élu membre de l'Académie française en 1743 en remplacement du cardinal Fleury. Astronome et physicien, il devient également membre de l'Académie royale des sciences en 1755. Il réalise plusieurs observations astronomiques importantes, à Bayeux avec Outhier son secrétaire qui fait le "Voyage au Nord" avec Pierre Louis Moreau de Maupertuis, à Sens, Fontainebleau et dans son hôtel de Versailles. Elles sont transcrites dans les recueils de l’Académie des sciences entre 1743 et 1777. Il publie également un mémoire sur les propriétés du mercure dans les baromètres (1768). Il est fait commandeur de l'Ordre du Saint-Esprit le 1er janvier 1759.