Sohn des berühmten Arztes (Orthopädie) Adolf Lorenz. Studierte Medizin in New York und Wien. Promotion 1928 zum Dr. med., anschließend Studium der Biologie, Promotion zum Dr. phil. 1932 in Wien. Eine Zeitlang Demonstrator am Anatomischen Institut der Universität Wien. 1936 Habilitation für Zoologie. 1940 Professor für Humanpsychologie in Königsberg (Ostpreußen) - ein Ruf, für den wohl neben seinen wissenschaftlichen Veröffentlichungen auch seine Äußerungen zur damaligen "zeitgemäßen" Rassentheorie maßgebend waren. 1941-1944 Arzt im Militärdienst, 1948 aus russischer Kriegsgefangenschaft entlassen. 

1954 wurde für Erich von Holst und Konrad Lorenz das Max-Planck-Institut für Verhaltensphysiologie in Seewiesen (bei Starnberg) gegründet. 1973 emeritiert. Von 1973 bis zu seinem Tod Leiter der Abteilung Tiersoziologie am Institut für Verhaltensphysiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Altenberg (Donau). Nobelpreis 1973 zusammen mit K. von Frisch (1952) und N. Tinbergen.

Konrad Lorenz ist der Begründer der vergleichenden Verhaltensforschung (Ethologie) als einer Naturwissenschaft. Von ihm stammen sowohl die wissenschaftstheoretischen Grundlagen der angeborenen Formen möglicher Erfahrung (1943) als auch exakte Definitionen der Begriffe "Instinkthandlung", "Appetenzverhalten", "Prägung". Die Ethologie kann auch im Verhalten homologe, d.h. stammesgeschichtliche, Elemente begründen, in der Evolution gehen Änderungen des Verhaltens meist den morphologischen Änderungen voraus. Er war ein Meister der allgemeinverständlichen Darstellung in Büchern, die in viele Sprachen übersetzt wurden.