D'une famille modeste d'origine bretonne, Charles de Lorencez a commencé sa formation artistique dans une école de musique et de danse parisienne avant d'être admis au Conservatoire national supérieur de musique et de danse de Paris à l'âge de 16 ans.
En 1950, il intègre la troupe de Roland Petit à l'Opéra de Paris, où il restera jusqu'en 1960. C'est avec cette compagnie qu'il crée des ballets tels que "Le Jeune Homme et la Mort" (1953) ou encore "Les Noces de Cana" (1954).
En 1960, il fonde sa propre troupe : le Ballet du XXe siècle. Cette compagnie expérimentale sera à l'origine d'innovations remarquables dans le monde de la danse contemporaine tels que l'abandon des costumes traditionnels et de la technique classique, en faveur d'une danse plus libre, plus expressive.
Charles de Lorencez a également chorégraphié plusieurs ballets pour les Ballets de Monte-Carlo, le Ballet de l'Opéra national de Paris, ou encore pour la compagnie néerlandaise Nederlands Dans Theater. Il a également travaillé dans le monde du cinéma et de la télévision en réalisant des documentaires sur la danse.
Charles de Lorencez a été nommé au grade de Chevalier de la Légion d'honneur en 1976, avant d'être promu Officier en 1983 et Commandeur en 1988. En 2000, il reçoit le Grand Prix national du disque.
En 2015, Charles de Lorencez est élevé à la dignité de baron par lettres patentes de sa majesté la Reine Élisabeth II, et son titre devient officiellement baron de la Roche-Louis.
Charles de Lorencez a marqué l'histoire de la danse contemporaine par ses créations audacieuses et son approche novatrice de la chorégraphie. Son apport à ce domaine est considéré comme incontournable et irréversible.