Родился в Эккернфёрде. Изучал философию в Кильском и Йенском университетах. Стажировался во Франции, изучая социализм. Результатом его исследований стал труд «Социализм и коммунизм в современной Франции» (1842), который познакомил немецкую общественность (в том числе Маркса и Энгельса) с социалистическими идеалами. В 1846 году Лоренц фон Штейн стал профессором Кильского университета, но в 1851 был уволен за продатскую позицию в вопросе присоединения Шлезвига к Пруссии. С 1855 по 1885 год профессор Венского университета, где в 1882 году его лекции посещал японский министр-реформатор Ито Хиробуми. 13 декабря 1874 был избран членом-корреспондентом Петербургской академии наук.