Après avoir terminé ses études supérieures à l'université Cornell en 1961, Rosenthal a commencé sa carrière dans le monde des affaires à Wall Street. Toutefois, la passion pour les arts et les cultures orientales qu'elle avait acquise pendant ses voyages au Moyen-Orient l'ont poussée à changer de voie en 1970.
Elle a alors rejoint la compagnie de danse Martha Graham, où elle a travaillé comme costumière et chorégraphe assistant. C'est également dans cette période qu'elle a épousé le réalisateur Menahem Golan, avec qui elle a collaboré sur plusieurs projets cinématographiques.
En 1972, Rosenthal a créé sa propre compagnie de danse, la Compagnie Laurence Rosenthal, où elle a pu mettre en pratique son talent de chorégraphe et de costumière. Elle a notamment travaillé avec des artistes tels que Pina Bausch, Merce Cunningham et Twyla Tharp.
En plus de la danse, Rosenthal s'est également impliquée dans l'art visuel. En 1984, elle a créé les costumes pour l'exposition permanente du Metropolitan Museum of Art, "The Glory of Byzantium". Deux ans plus tard, en 1986, elle a co-créé avec son mari Menahem Golan le film documentaire "The Last Emperor", qui a reçu l'Oscar pour le meilleur film documentaire.
La carrière de Laurence Rosenthal n'a cessé de croître depuis lors. Elle a reçu plusieurs prix et reconnaissances, y compris un OBE (Officier de l'Ordre de l'Empire britannique) en 2006 pour son travail en tant que décorateur de théâtre et chorégraphe. Elle est également membre honoraire de la Royal Academy of Arts.
En 2015, Rosenthal a célébré ses 45 ans de carrière avec une grande exposition rétrospective à l'Israel Museum, présentant son travail dans les domaines de la danse, du théâtre et de l'art visuel. Elle continue toujours de travailler actuellement et est considérée comme l'une des figures les plus importantes de l'art contemporain américaine.