Située en Californie centrale, la mission San Luis Obispo de Tolosa porte le nom de Saint Louis, évêque de Toulouse, et a été fondée en cinquième position dans la chaîne le 1er septembre 1772 par le père Junipero Serra. La mission a été fondée trois ans après que les pères aient découvert pour la première fois La Cañada de Los Osos – la Vallée des Ours – lors d’un voyage raté depuis San Diego à la recherche de Monterey.
Alors que les approvisionnements diminuaient en 1772 dans les quatre missions de Californie déjà établies, les résidents étaient en proie à des pénuries de nourriture. Se souvenant de la vallée des ours, une expédition de chasse fut envoyée à l’été 1772 pour ramener de la viande. Les Indiens locaux ont remercié les soldats d’avoir tué les ours, un ennemi redouté. Une partie de la viande a été échangée avec les populations locales contre des graines comestibles, après quoi le père Serra a décidé que La Cañada de Los Osos serait un endroit idéal pour la cinquième mission. Bien que la ville de San Luis Obispo ne soit pas restée un rude pays d’ours, une statue d’un grizzly trône en guise de rappel sur la place de la mission.
En 1776, quatre ans après sa fondation, un Indien a tiré une flèche enflammée sur le toit de l’un des bâtiments de la mission, déclenchant un incendie désastreux qui a gravement endommagé plusieurs bâtiments. Après cet incident, les pères ont commencé à travailler sur la fabrication locale de tuiles de toit, afin de réduire la sensibilité au feu.
La mission s’est modernisée au fur et à mesure que la ville se modernisait. Ce qui était autrefois la soupe populaire des pères est maintenant ce centre de jeunesse. Mission San Luis Obispo est l’une des seules missions qui n’a jamais eu à déménager ; elle se dresse toujours sur son site d’origine.
Les murs de la mission, qui font entre 50 et 60 pieds de haut, ont été construits selon la loi du Vatican. Cette loi stipulait que les églises devaient être construites aussi hautes que l’arbre local – dans ce cas, le pin. L’église, avec une longue nef secondaire forme une église en L, la seule de ce type parmi les missions californiennes.
Le père Luis Antonio Martinez, qui a géré la mission pendant 34 ans, a cultivé un grand vignoble de mission. Il vendait une partie de ce vin aux autres missions lorsqu’elles ne pouvaient pas cultiver le leur, et l’exportait également jusqu’en Angleterre et en Russie.
Les vins de la mission sont produits à partir d’une variété de raisins.