Après avoir étudié au collège Saint-Jean-de-Brebeuf de New York, Lorey a poursuivi des études supérieures à l'université Columbia où il s'est spécialisé en cinéma et littérature française. Il a commencé sa carrière professionnelle en tant que producteur exécutif pour la société de production Cinereach, avant de faire ses premiers pas comme réalisateur avec le court métrage *La Pointe du jour* en 2005.
En 2009, il a sorti son premier long-métrage, *Le Prénom*, un film qui traite de la complexité des relations humaines et de la difficulté à prendre une décision définitive dans les situations de vie. Le film a reçu une acclamation critique internationale et a été sélectionné pour plusieurs festivals internationaux, notamment le Festival de Cannes.
En 2013, Lorey a réalisé un autre long-métrage, *Loin des hommes*, qui a été présenté en compétition officielle au Festival de Cannes et a reçu une nomination pour l'Oscar du meilleur film étranger à la cérémonie des Oscars de 2015. Le film raconte l'histoire d'un instituteur qui enseigne dans un village isolé en Afrique.
En 2018, Lorey a sorti son troisième long-métrage, *Jeanne*, une biographie de Jeanne Dielman, la héroïne du film éponyme réalisé par Chantal Akerman en 1975. Le film a été présenté en compétition officielle au Festival de Cannes et a reçu plusieurs nominations et récompenses, notamment le prix Louis-Delluc.
En plus de son travail de réalisateur, Lorey est également scénariste et producteur pour des films tels que *L'Ami de mon amie* (2015) et *Les Oiseaux de passage* (2019). Il travaille actuellement sur un nouveau projet cinématographique.