Astrid Lorenz wurde 1975 in Rostock geboren. Ab 1993 studierte sie an der Freien Universität Berlin. Dort erlangte sie 1997 das Diplom in Politikwissenschaft sowie 1998 den Abschluss als Magistra Artium in Osteuropastudien. 1998 bis 2001 promovierte sie als Stipendiatin der Deutschen Forschungsgemeinschaft an der Humboldt-Universität Berlin im Graduiertenkolleg „Das neue Europa. Nationale und internationale Dimensionen institutionellen Wandels“. Die Dissertation beschäftigte sich mit dem politisch-institutionellen Wandel in der Republik Belarus seit 1991. Parallel wirkte Astrid Lorenz seit 1999 als Lehrbeauftragte für osteuropabezogene Themen an der Humboldt-Universität Berlin, der Freien Universität Berlin, später der Universität Potsdam.
Ab 2002 war sie Wissenschaftliche Assistentin an der Professur für Innenpolitik der Bundesrepublik Deutschland am Institut für Sozialwissenschaften der HU Berlin. Seither lehrte und forschte sie verstärkt zur Bundesrepublik Deutschland, zum Systemwechsel in Ostdeutschland und zum Systemvergleich. 2004 bis 2006 war sie (Co-)Sprecherin des Arbeitskreises Vergleich osteuropäischer Gesellschaften der Deutschen Vereinigung für Politische Wissenschaft (DVPW). Im Jahr 2006 nahm sie den Ruf auf eine Juniorprofessur an die Humboldt-Universität zu Berlin an. 2008 habilitierte sie sich dort im Fach Politikwissenschaft. Für ihre Habilitationsschrift „Verfassungsänderungen in etablierten Demokratien. Motivlagen und Aushandlungsmuster“ zeichnete die DVPW sie mit dem Förderpreis 2009 für die beste Post-doc-Arbeit aus.
2010 erhielt sie den Ruf auf eine Professur für das Politische System der Bundesrepublik Deutschland/Politik in Europa an der Universität Leipzig. Sie ist Geschäftsführende Direktorin des Instituts für Politikwissenschaft und Prodekanin der Fakultät für Sozialwissenschaften und Philosophie an der Universität Leipzig.