从学术生涯开始时就深信原子理论。这一点不仅可以从其构造的电子理论看出来，还体现在他对于分子运动论的研究之中。洛伦兹1878年在就职演讲《物理学中的分子理论》（）中阐述了他对物质原子结构的看法。洛伦兹时常关注分子运动论理论的发展。在他看来，其不仅可以证明热力学框架中的一些结果，同时还可以让他得到这个领域之外的收获。洛伦兹有关分子运动论的第一项研究工作发表在论文《依据分子运动论得到的气体运动方程与声传播方程》（，1880）中。他在这篇文章中考察了由内部有自由度的分子（多原子分子）组成的气体系统，得到了与玻尔兹