Ved utbruddet av andre verdenskrig ble Lorentzen utnevnt til skipsfartsdirektør og etter den tyske invasjonen av Norge fikk han av norske myndigheter ansvaret for å etablere Nortraship som regjeringen hadde vedtatt opprettet 22. april 1940. Han reiste sammen med en del av gulltransporten fra Åndalsnes til Storbritannia 24. april 1940. Da han kom til London var Nortraship allerede etablert med Ingolf Hysing Olsen som leder. Lorentzen overtok ledelsen og reiste sommeren 1940 til New York for å lede kontoret der, mens Hysing Olsen ledet avdelingen i London.