Лорі Робінсон поступила на військову службу в 1982 році. Проходила військову підготовку за програмою ROTC в університеті Нью-Гемпшира. Військову службу проходила на різних льотних, штабних та командних посадах у військовій авіації, зокрема в Школі авіаційного озброєння ПС США. Командувала авіаційними підрозділами, оперативними групами, навчально-тренувальним крилом. Під час операцій «Нескорена свобода» та «Свобода Іраку» під її командуванням у 405-му експедиційному авіаційному крилі, де вона була заступником командира, перебувало понад 2 000 льотчиків B-1 «Лансер», KC-135 «Стратотанкер», E-3 «Сентрі». Займала високі посади в різних Командуваннях Повітряних сил США, Об'єднаному штабі в Пентагоні, секретаріаті міністра Повітряних сил. 21 вересня 2007 року стала командиром 552-го авіаційного крила управління та контролю, на авіабазі Тінкер, Оклахома; присвоєне звання бригадний генерал.