Hendrik Antoon Lorentz föddes i Arnhem i Nederländerna den 18 juli 1853 som son till plantskoleägaren Gerrit Frederik Lorentz och hans hustru, född Geertruida van Ginkel. När han var fyra år gammal dog hans mor och 1862 gifte sig hans far med Luberta Hupkes. På den tiden hade grundskolan inte bara skoltid på morgonen och eftermiddagen, utan även på kvällen, då undervisningen var friare (på sätt och vis liknande Daltonmetoden). När den första gymnasieskolan (H.B.S.) i Arnhem öppnades 1866 var Hendrik Lorentz som begåvad elev redo att placeras i tredje klass. Efter den femte klassen och ett års studier i de klassiska ämnena började han vid universitetet i Leyden 1870, tog sin kandidatexamen i matematik och fysik 1871 och återvände till Arnhem 1872 för att bli kvällsskollärare, samtidigt som han förberedde sin doktorsavhandling om ljusets reflektion och brytning. År 1875, vid 22 års ålder, erhöll han sin doktorsexamen, och bara tre år senare utnämndes han till professor i teoretisk fysik i Leyden, som nyligen skapats för honom. Trots många inbjudningar till stolar utomlands förblev han alltid sin Alma Mater trogen. Från och med 1912, då han accepterade en dubbel funktion i Haarlem som kurator för Teylers fysikaliska kabinett och sekreterare i ”Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen” (det holländska vetenskapssällskapet), fortsatte han i Leyden som extraordinär professor och höll sina berömda måndagsmorgonföreläsningar under resten av sitt liv. De framsynta ledarna för Teylers stiftelse gjorde det således möjligt för hans unika sinne att befrias från rutinmässiga akademiska förpliktelser, vilket gjorde det möjligt för honom att sprida ut sina vingar ännu mer i vetenskapens högsta avskilda sfärer, som är tillgängliga för så få.
Från början av sitt vetenskapliga arbete tog Lorentz det som sin uppgift att utvidga James Clerk Maxwells teori om elektricitet och ljus. Redan i sin doktorsavhandling behandlade han ljusets reflektions- och brytningsfenomen ur denna synvinkel som då var helt ny. Hans grundläggande arbete inom optik och elektricitet har revolutionerat samtida uppfattningar om materiens natur.
År 1878 publicerade han en uppsats om förhållandet mellan ljusets hastighet i ett medium och dess densitet och sammansättning. Den resulterande formeln, som nästan samtidigt föreslogs av den danske fysikern Lorenz, har blivit känd som Lorenz-Lorentz-formeln.
Lorentz gjorde också grundläggande bidrag till studiet av fenomen som rörliga kroppar ger upphov till. I en omfattande avhandling om ljusets aberration och de problem som uppstår i samband med den följde han A.J. Fresnells hypotes om existensen av en orörlig eter, som fritt genomtränger alla kroppar. Detta antagande utgjorde grunden för en allmän teori om de elektriska och optiska fenomenen hos rörliga kroppar.
Från Lorentz härstammar uppfattningen om elektronen; hans uppfattning att hans lilla, elektriskt laddade partikel spelar en roll under elektromagnetiska fenomen i ponderabel materia gjorde det möjligt att tillämpa molekylteorin på teorin om elektricitet, och att förklara beteendet hos ljusvågor som passerar genom rörliga, genomskinliga kroppar.
Den så kallade Lorentztransformationen (1904) byggde på det faktum att elektromagnetiska krafter mellan laddningar är föremål för små förändringar på grund av deras rörelse, vilket resulterar i en liten sammandragning av storleken på rörliga kroppar. Den förklarar inte bara på ett adekvat sätt den skenbara avsaknaden av jordens relativa rörelse i förhållande till etern, vilket Michelsons och Morleys experiment visade, utan banade också väg för Einsteins speciella relativitetsteori.
Man kan mycket väl säga att Lorentz av alla teoretiska fysiker betraktades som världens ledande ande, som fullbordade det som lämnades oavslutat av hans föregångare och som förberedde marken för ett fruktbart mottagande av de nya idéerna som bygger på kvantteorin.
1919 utsågs han till ordförande för den kommitté vars uppgift var att studera de rörelser av havsvatten som kunde förväntas under och efter återfyllandet av Zuyderzee i Nederländerna, ett av de största arbetena genom tiderna inom vattenbyggnad. Hans teoretiska beräkningar, som var resultatet av åtta års pionjärarbete, har bekräftats i praktiken på det mest slående sätt och har sedan dess varit av bestående värde för hydraulikvetenskapen.
Ett överväldigande antal hedersbetygelser och utmärkelser från hela världen tilldelades Lorentz. Internationella sammankomster leddes av honom med exceptionell skicklighet, både på grund av hans älskvärda och omdömesgilla personlighet och hans mästerliga språkkunskaper. Fram till sin död var han ordförande för alla Solvay-kongresser, och 1923 valdes han in som medlem i Nationernas förbunds ”International Committee of Intellectual Cooperation”. I denna kommitté, som bestod av endast sju av världens mest framstående forskare, blev han 1925 ordförande.
Genom sin stora prestige i regeringskretsar i sitt eget land kunde Lorentz övertyga dem om vetenskapens betydelse för den nationella produktionen. Han inledde därmed de steg som slutligen ledde till skapandet av den organisation som nu allmänt är känd under initialerna T.N.O. (Dutch for Applied Scientific Research).
Lorentz var en man med enorm personlig charm. Han var en bild av osjälviskhet, full av genuint intresse för alla som hade förmånen att korsa hans väg, och han var mycket omtyckt både av sin tids ledare och av vanliga medborgare.
1881 gifte Lorentz sig med Aletta Catharina Kaiser, vars far, J.W. Kaiser, professor vid Academy of Fine Arts, var direktör för det museum som senare blev det välkända Rijksmuseum (nationalgalleriet) i Amsterdam, och formgivare av Nederländernas första frimärken. Det fanns två döttrar och en son i detta äktenskap. Den äldsta dottern dr Geertruida Luberta Lorentz är själv fysiker och gifte sig med professor W.J. de Haas, direktör för det kryogena laboratoriet (Kamerlingh Onnes-laboratoriet) vid universitetet i Leyden.
Lorentz dog i Haarlem den 4 februari 1928.