Hendrik Antoon Lorentz urodził się w Arnhem w Holandii 18 lipca 1853 r. jako syn właściciela szkółki Gerrita Frederika Lorentza i jego żony z domu Geertruidy van Ginkel. Gdy miał cztery lata, zmarła jego matka, a w 1862 r. ojciec ożenił się z Lubertą Hupkes. W tamtych czasach szkoła podstawowa miała nie tylko godziny lekcyjne rano i po południu, ale także wieczorem, kiedy nauczanie było bardziej swobodne (w pewnym sensie przypominało to metodę daltońską). W ten sposób, gdy w 1866 r. otwarto pierwszą szkołę średnią (H.B.S.) w Arnhem, Hendrik Lorentz, jako uczeń zdolny, był gotowy do umieszczenia go w 3 klasie. Po ukończeniu piątej klasy i rocznym studiowaniu klasyki wstąpił w 1870 r. na Uniwersytet w Leyden, gdzie w 1871 r. uzyskał tytuł licencjata matematyki i fizyki, a w 1872 r. powrócił do Arnhem, gdzie został nauczycielem w szkole nocnej, przygotowując jednocześnie pracę doktorską na temat odbicia i załamania światła. W 1875 r., w wieku 22 lat, uzyskał stopień doktora, a zaledwie trzy lata później został powołany na nowo utworzoną dla niego Katedrę Fizyki Teoretycznej w Leyden. Mimo wielu zaproszeń na zagraniczne katedry, zawsze pozostawał wierny swojej Alma Mater. Od 1912 r., kiedy przyjął podwójną funkcję w Haarlemie jako kurator Gabinetu Fizycznego Teylera i sekretarz Holenderskiego Towarzystwa Naukowego (Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen), do końca życia pracował w Leyden jako profesor nadzwyczajny, wygłaszając swoje słynne poniedziałkowe wykłady. Dalekowzroczni dyrektorzy Fundacji Teylera umożliwili w ten sposób uwolnienie jego wyjątkowego umysłu od rutynowych obowiązków akademickich, pozwalając mu jeszcze bardziej rozwinąć skrzydła w najwyższych, odosobnionych sferach nauki, które są osiągalne dla tak niewielu.
Od początku swojej pracy naukowej Lorentz wziął sobie za zadanie rozszerzenie teorii elektryczności i światła Jamesa Clerka Maxwella. Już w swojej pracy doktorskiej zajmował się zjawiskami odbicia i załamania światła z tego całkiem nowego wówczas punktu widzenia. Jego fundamentalne prace w dziedzinie optyki i elektryczności zrewolucjonizowały współczesne koncepcje natury materii.
W 1878 r. opublikował esej na temat związku między prędkością światła w ośrodku a jego gęstością i składem. Otrzymany wzór, zaproponowany niemal równocześnie przez duńskiego fizyka Lorenza, stał się znany jako wzór Lorenza-Lorentza.
Lorentz wniósł również zasadniczy wkład w badanie zjawisk zachodzących w poruszających się ciałach. W obszernej rozprawie na temat aberracji światła i problemów z nią związanych, przyjął hipotezę A.J. Fresnela o istnieniu nieruchomego eteru, który swobodnie przenika przez wszystkie ciała. Założenie to stało się podstawą ogólnej teorii zjawisk elektrycznych i optycznych w poruszających się ciałach.
Od Lorentza pochodzi koncepcja elektronu; jego pogląd, że jego maleńka, elektrycznie naładowana cząstka odgrywa rolę w zjawiskach elektromagnetycznych w materii ponderabilnej, umożliwił zastosowanie teorii molekularnej do teorii elektryczności i wyjaśnienie zachowania się fal świetlnych przechodzących przez ruchome, przezroczyste ciała.
Tak zwana transformacja Lorentza (1904) opierała się na fakcie, że siły elektromagnetyczne między ładunkami ulegają niewielkim zmianom ze względu na ich ruch, co skutkuje niewielkim skurczeniem się rozmiarów poruszających się ciał. Nie tylko odpowiednio tłumaczy ona pozorny brak względnego ruchu Ziemi względem eteru, na co wskazywały eksperymenty Michelsona i Morleya, ale także utorowała drogę szczególnej teorii względności Einsteina.
Można powiedzieć, że Lorentz był uważany przez wszystkich fizyków teoretycznych za wiodącego ducha świata, który dokończył to, co pozostawili niedokończeni jego poprzednicy i przygotował grunt pod owocne przyjęcie nowych idei opartych na teorii kwantów.
W 1919 roku został mianowany przewodniczącym komisji, której zadaniem było zbadanie ruchów wody morskiej, jakich można się było spodziewać podczas i po melioracji Zuyderzee w Holandii, jednego z największych dzieł wszechczasów w dziedzinie inżynierii wodnej. Jego teoretyczne obliczenia, wynik ośmiu lat pionierskiej pracy, zostały potwierdzone w praktyce w najbardziej uderzający sposób i od tego czasu mają trwałą wartość dla nauki hydrauliki.
Lorentzowi przyznano przytłaczającą liczbę wyróżnień i odznaczeń z całego świata. Zjazdom międzynarodowym przewodniczył z wyjątkową wprawą, zarówno ze względu na swą sympatyczną i rozsądną osobowość, jak i mistrzowską znajomość języków. Aż do śmierci był przewodniczącym wszystkich kongresów Solvay, a w 1923 r. został wybrany na członka „Międzynarodowego Komitetu Współpracy Intelektualnej” Ligi Narodów. W tym Komitecie, składającym się tylko z siedmiu najwybitniejszych uczonych świata, został w 1925 r. przewodniczącym.
Dzięki swemu wielkiemu prestiżowi w kręgach rządowych swego kraju Lorentz był w stanie przekonać je o znaczeniu nauki dla produkcji narodowej. W ten sposób zapoczątkował kroki, które ostatecznie doprowadziły do powstania organizacji znanej obecnie powszechnie pod inicjałami T.N.O. (Dutch for Applied Scientific Research).
Lorentz był człowiekiem o ogromnym uroku osobistym. W 1881 roku Lorentz poślubił Alettę Catharinę Kaiser, której ojciec, J.W. Kaiser, profesor Akademii Sztuk Pięknych, był dyrektorem muzeum, które później stało się znanym Rijksmuseum (Galerią Narodową) w Amsterdamie, oraz projektantem pierwszych znaczków pocztowych Holandii. Z małżeństwa tego urodziły się dwie córki i jeden syn. Najstarsza córka dr Geertruida Luberta Lorentz jest fizykiem we własnej osobie i wyszła za mąż za profesora W.J. de Haasa, dyrektora Laboratorium Kriogenicznego (Kamerlingh Onnes Laboratory) Uniwersytetu w Leyden.
Lorentz zmarł w Haarlem 4 lutego 1928 r.
.