Lorentzen tok magistergrad i sosiologi ved Universitetet i Oslo i 1977, og ble dr. philos ved samme universitet i 1993. Fra 1986 til 1989 var han programstyremedlem i Norges forskningsråds program for narkotikaforskning. Han arbeidet som forsker ved Institutt for samfunnsforskning fra 1987 til han ble en av flere forskningsledere ved samme institutt fra 1997. Fra 1995 til 1998 var Lorentzen også forskningsleder for Norges forskningsråds program Velferd og samfunn. Han har også vært styremedlem for Statens institutt for forbruksforskning (SIFO) fra 1998 til 2000, og leder for Norges forskningsråds program Idrett, samfunn og frivillig organisering. Lorentzen er nå pensjonist.