Nació en Boulogne-Billancourt, (Altos del Sena, Francia), hijo mayor del archiduque Roberto de Austria-Este (1915-1996) y su esposa, la princesa Margarita Isabel de Saboya-Aosta (1930-2022).

Después de completar sus estudios secundarios en Francia, estudió economía en la Universidad de San Galo, Suiza, y la Universidad de Innsbruck, Austria; en este país reviste como alférez de las Fuerzas Armadas Austríacas desde 1980. En 1983, se incorporó al directorio del banco Gutzwiller & Cie, en Basilea, del cual es uno de los propietarios. En 1993, Lorenzo se desempeñó como consultor de la Swift, una empresa que presta servicios a la industria financiera. También es director de la UCB, una compañía farmacéutica global.

En febrero de 1996, a la muerte de su padre, Lorenzo heredó el liderazgo de una rama menor de la Casa de Habsburgo-Lorena, como archiduque de Austria-Este, príncipe imperial de Austria y príncipe real de Hungría y Bohemia. Estos títulos, sin embargo, no son reconocidos por Italia, Austria, Hungría o Chequia que son repúblicas.

Reside con su esposa en Basilea, Suiza.

El 22 de septiembre de 1984, en Bruselas, el príncipe Lorenzo casó con la princesa Astrid de Bélgica (n. 1962), la única hija del rey Alberto II de Bélgica y la reina Paola.

La pareja tiene cinco hijos, todos nacidos en Bélgica:

• Príncipe Amadeo de Austria-Este (n. 1986). Casado con la periodista y aristócrata italiana Elisabetta Maria Rosboch von Wolkenstein el 5 de julio de 2014 en Roma.^[4]​
• Princesa María Laura de Austria-Este (n. 1988). Casada con el analista financiero William Isvy el 10 de septiembre de 2022 en Bruselas.^[5]​
• Príncipe Joaquín de Austria-Este (n. 1991).
• Princesa Luisa María de Austria-Este (n. 1995).
• Princesa Leticia María de Austria-Este (n. 2003).

Es nieto del emperador Carlos I de Austria, trastataranieto de Víctor Manuel II de Italia y tataranieto de Amadeo de Saboya. En el ámbito de la nobleza alemana, la casa Austria-Este no se considera una rama propiamente dicha.

A partir de la instauración de la primera república austríaca, en 1919, este país no reconoce ningún título nobiliario, cuyo uso está prohibido por ley. En Bélgica, sin embargo, siendo una monarquía constitucional, el uso de los mismos está reconocido por sendas leyes de 1991 y 1995; la primera de ellas, además, acepta el uso de los títulos austríacos para fines protocolares, si bien solamente se reconoce el título belga. En 2007, el gobierno de Austria elevó una queja formal por el uso, en su opinión ilegítimo, de los títulos austríacos por una monarquía ajena.

•   Caballero de la Insigne Orden del Toisón de Oro (Rama austríaca, 1961).
•   Gran cordón de la Orden de Leopoldo (Reino de Bélgica).
•   Caballero gran cruz de la Orden del Mérito de la República Federal de Alemania (República Federal de Alemania, 13/07/1998).
•   Caballero gran cruz de la Orden de Adolfo de Nassau (Gran Ducado de Luxemburgo, 15/03/1999).
•   Caballero gran cruz de la Orden del Mérito Civil (Reino de España, 12/05/2000).^[6]​
•   Comandante gran cruz de la Orden de la Estrella Polar (Reino de Suecia, 07/05/2001).
•   Caballero gran cruz de la Real Orden del Mérito de Noruega (Reino de Noruega, 20/05/2003).^[7]​
•   Caballero gran cruz de la Orden del Infante Don Enrique (República portuguesa, 08/03/2006).
•   Caballero gran cruz de la Orden de la Corona (Reino de los Países Bajos, 20/06/2006).
•   Caballero gran cruz de la Orden del Mérito de la República de Hungría [Clase Civil] (República de Hungría, 18/04/2008).
•   Caballero gran cruz de la Orden de la Corona de Rumania (Casa Real de Rumania, 12/09/2015).^[8]​
•   Caballero gran cruz de la Orden del Príncipe Danilo I de Montenegro (Orden dinástica de la Casa Real de Montenegro).