Hendrik Antoon Lorentz nació en Arnhem, Países Bajos, el 18 de julio de 1853, como hijo del propietario de un vivero Gerrit Frederik Lorentz y de su esposa de soltera Geertruida van Ginkel. Cuando tenía cuatro años, su madre murió, y en 1862 su padre se casó con Luberta Hupkes. En aquella época, la escuela primaria no sólo tenía horas de clase por la mañana y por la tarde, sino también por la noche, cuando la enseñanza era más libre (en cierto sentido, parecido al método Dalton). De este modo, cuando en 1866 se abrió la primera escuela secundaria (H.B.S.) en Arnhem, Hendrik Lorentz, como alumno superdotado, estaba preparado para ser colocado en el 3º curso. Después del 5º curso y de un año de estudio de los clásicos, ingresó en la Universidad de Leyden en 1870, obtuvo la licenciatura en matemáticas y física en 1871 y regresó a Arnhem en 1872 para convertirse en profesor de escuela nocturna, al tiempo que preparaba su tesis doctoral sobre la reflexión y la refracción de la luz. En 1875, a la temprana edad de 22 años, obtuvo el título de doctor, y sólo tres años después fue nombrado para la cátedra de física teórica de Leyden, recién creada para él. A pesar de las numerosas invitaciones a cátedras en el extranjero, siempre se mantuvo fiel a su Alma Mater. A partir de 1912, cuando aceptó una doble función en Haarlem como conservador del Gabinete de Física de Teyler y secretario de la «Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen» (Sociedad Holandesa de Ciencias), continuó en Leyden como profesor extraordinario, dando sus famosas conferencias de los lunes por la mañana durante el resto de su vida. Los previsores directores de la Fundación Teyler le permitieron así liberar su mente única de las obligaciones académicas rutinarias, permitiéndole desplegar aún más sus alas en los reinos más recónditos de la ciencia, a los que tan pocos pueden acceder.

Desde el comienzo de su trabajo científico, Lorentz se propuso ampliar la teoría de la electricidad y de la luz de James Clerk Maxwell. Ya en su tesis doctoral, trató los fenómenos de reflexión y refracción de la luz desde este punto de vista que entonces era bastante novedoso. Sus trabajos fundamentales en los campos de la óptica y la electricidad revolucionaron las concepciones contemporáneas sobre la naturaleza de la materia.

En 1878 publicó un ensayo sobre la relación entre la velocidad de la luz en un medio y la densidad y composición del mismo. La fórmula resultante, propuesta casi simultáneamente por el físico danés Lorenz, se conoce como la fórmula Lorenz-Lorentz.

Lorentz también hizo aportaciones fundamentales al estudio de los fenómenos de los cuerpos en movimiento. En un extenso tratado sobre la aberración de la luz y los problemas que surgen en relación con ella, siguió la hipótesis de A.J. Fresnel sobre la existencia de un éter inmóvil, que penetra libremente en todos los cuerpos. Esta hipótesis constituyó la base de una teoría general de los fenómenos eléctricos y ópticos de los cuerpos en movimiento.

De Lorentz procede la concepción del electrón; su opinión de que esta diminuta partícula cargada eléctricamente desempeña un papel durante los fenómenos electromagnéticos en la materia ponderable permitió aplicar la teoría molecular a la teoría de la electricidad y explicar el comportamiento de las ondas luminosas que atraviesan los cuerpos móviles y transparentes.

La llamada transformación de Lorentz (1904) se basó en el hecho de que las fuerzas electromagnéticas entre las cargas están sujetas a ligeras alteraciones debido a su movimiento, lo que resulta en una diminuta contracción del tamaño de los cuerpos en movimiento. No sólo explica adecuadamente la aparente ausencia del movimiento relativo de la Tierra con respecto al éter, como indicaban los experimentos de Michelson y Morley, sino que también preparó el camino para la teoría especial de la relatividad de Einstein.

Bien puede decirse que Lorentz fue considerado por todos los físicos teóricos como el espíritu principal del mundo, que completó lo que dejaron inacabado sus predecesores y preparó el terreno para la fructífera recepción de las nuevas ideas basadas en la teoría cuántica.

En 1919, fue nombrado Presidente del Comité cuya tarea era estudiar los movimientos del agua del mar que podían esperarse durante y después de la recuperación del Zuyderzee en los Países Bajos, una de las mayores obras de todos los tiempos en ingeniería hidráulica. Sus cálculos teóricos, resultado de ocho años de trabajo pionero, se han confirmado en la práctica de la manera más sorprendente, y desde entonces han sido de valor permanente para la ciencia de la hidráulica.

Un número abrumador de honores y distinciones de todo el mundo fueron otorgados a Lorentz. Las reuniones internacionales fueron presididas por él con excepcional habilidad, tanto por su amable y juiciosa personalidad como por su magistral dominio de los idiomas. Hasta su muerte fue presidente de todos los Congresos de Solvay, y en 1923 fue elegido miembro del «Comité Internacional de Cooperación Intelectual» de la Sociedad de Naciones. De este Comité, formado por sólo siete de los más eminentes eruditos del mundo, llegó a ser presidente en 1925.

Gracias a su gran prestigio en los círculos gubernamentales de su propio país, Lorentz pudo convencerles de la importancia de la ciencia para la producción nacional. De este modo, inició los pasos que finalmente condujeron a la creación de la organización que ahora se conoce generalmente bajo las siglas T.N.O. (Investigación Científica Aplicada Holandesa).

Lorentz era un hombre de inmenso encanto personal. La imagen misma del desinterés, lleno de interés genuino por quien tenía el privilegio de cruzarse en su camino, se hizo querer tanto por los líderes de su época como por el ciudadano común.

En 1881 Lorentz se casó con Aletta Catharina Kaiser, cuyo padre, J.W. Kaiser, profesor de la Academia de Bellas Artes, fue el Director del Museo que más tarde se convirtió en el conocido Rijksmuseum (Galería Nacional) de Amsterdam, y el diseñador de los primeros sellos postales de los Países Bajos. De este matrimonio nacieron dos hijas y un hijo. La hija mayor, la Dra. Geertruida Luberta Lorentz, es física por derecho propio y se casó con el profesor W.J. de Haas, director del Laboratorio Criogénico (Laboratorio Kamerlingh Onnes) de la Universidad de Leyden.

Lorentz murió en Haarlem el 4 de febrero de 1928.