Fils de Michel Rocard[3], Loïc Rocard est ingénieur diplômé de l'École polytechnique (X1991)[4], ingénieur général des ponts, des eaux et des forêts (corps des IPEF). Il possède également plusieurs masters, dont notamment un de l'École nationale de l'aviation civile (ENAC, 1994)[5] et un de l’université de Californie à Berkeley.
Loïc Rocard commence sa carrière en 1997 au sein du groupe Aéroports de Paris. Il rejoint ensuite le groupe Vinci où il est notamment directeur général de Cofiroute.
De 2014 à 2017, il est conseiller au cabinet du Premier Ministre Manuel Valls[6], chef du pôle transports, environnement, énergie, logement-urbanisme.
Il est nommé président-directeur général de la société technique pour l'énergie atomique, TechnicAtome, en 2017 via l'un des derniers décrets du président de la République François Hollande[7]. Il est reconduit pour un nouveau mandat en 2022[8].
Depuis 2023, il est président de l'Association des anciens élèves et diplômés de l'École polytechnique[9].
Il publie en 2021 l'essai Pour la musique, plaidoyer pour la pratique de la musique en amateur[10].