Герман Лопатин родился в городе Нижнем Новгороде в семье потомственного дворянина, действительного статского советника, председателя Ставропольской Казённой Палаты Александра Никоновича Лопатина и Софьи Ивановны Лопатиной (урождённой Крыловой).
В 1861 окончил с золотой медалью Ставропольскую мужскую гимназию и поступил на естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета, где сблизился с революционно настроенными студентами «ишутинцами». В студенческие годы активного участия в революционной деятельности не принимал.
В 1866 году Герман Лопатин окончил университет. В 1867 году получил степень кандидата наук. Остался жить в Санкт-Петербурге, от научной и служебной карьеры отказался.
В 1866 году впервые заключён на два месяца под стражу в Петропавловскую крепость в ходе широкой кампании арестов, последовавшей за покушением революционера-террориста Д. Каракозова на императора Александра II. Освобождён за отсутствием улик.
В 1867 году Герман Лопатин нелегально выезжает в Италию с намерением присоединиться к отрядам волонтёров Д. Гарибальди, но, прибыв на место уже после поражения повстанцев, возвращается на родину.
По возвращении в Санкт-Петербург вместе с Ф. В. Волховским создаёт революционное «Рублёвое общество» для изучения экономики страны, быта народа и его способности восприятия идей социализма, а также распространения революционной литературы. За эту деятельность в январе 1868 года Г. Лопатин был арестован и после 8 месяцев заключения в Петропавловской тюрьме сослан в Ставрополь-Кавказский под надзор родителей.
В ссылке с 1869 года по отцовской протекции Герман Лопатин становится чиновником особых поручений при местном губернаторе. В свободное от работы время занимается общественно-просветительской деятельностью и изучает труды Карла Маркса.
В 1869 году арестован вследствие обнаружения его письма при обыске у одного из привлечённых по так называемому «нечаевскому делу». Бежал с военной гауптвахты и перешёл на нелегальное положение.
В 1870 году организовал побег из ссылки за границу П. Лаврова, передав ему свой заграничный паспорт, а затем, получив себе паспорт на чужое имя, сам эмигрировал в Париж, где вступил в ряды I Интернационала.
В 1870 году Лопатин приехал в Швейцарию для разоблачения «иезуитских» действий С. Г. Нечаева. В Швейцарии предпринимает безуспешную попытку сплотить русскую революционную эмиграцию.
За границей начал перевод 1-го тома «Капитала» Карла Маркса, а летом 1870 года уехал в Англию, где лично познакомился с Марксом, и в сентябре 1870 года был введён там в состав Генерального совета I Интернационала.
Придя к убеждению, что объединить разрозненные русские революционные силы сможет лишь безусловно авторитетный лидер Н.Г. Чернышевский, Лопатин зимой 1870 года возвращается в Россию и направляется в Иркутск, чтобы освободить Н.Г. Чернышевского из ссылки. В 1871 эти намерения раскрываются и пресекаются заключением, которое проходит в тюрьмах Иркутска и Вилюйска. Дважды бежал из заключения неудачно. В 1873 году в Иркутске во время судебного перерыва по делу о его побеге дерзко сбежал от конвоя, укрывшись в тайге. Добрался до Санкт-Петербурга, откуда выехал за границу, где занялся переводческой и литературной деятельностю.
Переезжает в Париж, где живёт по документам английского подданного Барта. Женится на Зинаиде Степановне Корали, которая в 1877 году становится матерью сына Г.А. Лопатина — Бруно.
Несколько раз нелегально посещает Россию для участия в революционной борьбе. В 1879 году Лопатин в очередной раз приехал в Россию, но через 6 дней был арестован и сослан в Ташкент, где восемь месяцев жил в доме своих знакомых Ошаниных, на улице Шелковичной. Хозяин дома, в котором проживал Лопатин, — В.Ф. Ошанин — поручился городским властям за Лопатина, что позволило ему свободно перемещаться по городу и выезжать на экскурсии за город.
Позднее ссылка в Ташкенте заменена ссылкой в Вологде, откуда в 1883 году Лопатин бежит сначала в Париж, а затем в Лондон.
В 1883 году возвращается в Санкт-Петербург. В 1884 примыкает к «Народной воле» и в качестве члена новой Распорядительной комиссии ведёт по всей стране активную работу по объединению разрозненных сил этой запрещённой организации. Лопатину удалось объединить отдельные группы, усилить их работу и организовать убийство жандармского полковника Г.П. Судейкина 16 декабря 1883 года.
6 октября 1884 года Герман Лопатин был арестован. Найденные при нём документы и записи позволили раскрыть всю сеть революционной организации. Дело народовольцев, известное как «Процесс двадцати одного» или «лопатинское дело», закончилось в 1887 году. Лопатин был приговорен к смертной казни. Позднее наказание было заменено на пожизненную каторгу, которую он отбывал в Шлиссельбургской крепости. После 18 лет заключения в октябре 1905 года освобождён по амнистии без восстановления в правах состояния.
После освобождения Г.А. Лопатин проживал в Вильне. Будучи тяжелобольным человеком, отошёл от революционной деятельности, занимался литературной работой.
В 1913 году переехал в Санкт-Петербург (Петроград).
Скончался Герман Лопатин от рака 26 декабря 1918 года в Петропавловской больнице. Похоронен на Литераторских мостках Волковского кладбища в Санкт-Петербурге.
Герман Лопатин был известен широкому кругу читателей и как литератор, автор печатавшихся в революционных изданиях очерков, писем–памфлетов на русский царизм. В 1877 году в Женеве был издан сборник «Из–за решетки», включавший произведения Вольной русской поэзии и открывавшийся предисловием Лопатина.
Для стихов Лопатина, написанных в Шлиссельбургской крепости, характерны мотивы гражданственности. Художественный дар Лопатина признавали И. С. Тургенев, Г. И. Успенский, Л. Н. Толстой, М. Горький.
Перевёл несколько трудов с английского, немецкого и французского языков.
Публицистические статьи:
Переводы: