Die Gestalt des Vaters, eines pietistisch orientierten Pastors (später Generalsuperintendent von Livland), blieb bestimmend für Lenz' Leben und Denken. Der Vater lehnte ab, was den Sohn lockte: Poesie, Theater, Militär. 
Seit 1759 besuchte Lenz die Stadtschule Dorpat. 
1766 veröffentlichte er den "Versöhnungstod Jesu Christi in 328 Hexametern" und wurde als »seltenes Genie« gerühmt. Im selben Jahr schrieb er das Drama "Der verwundete Bräutigam" für eine Adelshochzeit. 
Von Herbst 1768 bis Ostern 1771 studierte er in Königsberg Theologie. Ein halbes Jahr wirkte er als Hofmeister, daneben übersetzte er Pope und Shakespeare. Mit einem Gelegenheitsgedicht für Kant trat Lenz inoffiziell als Dichter auf, mit einem religiösen Versepos "Die Landplagen" (Königsb. 1769) auch öffentlich. Dem väterlichen Befehl, nach Livland zurückzukehren und dort als Hofmeister auf ein Pastorat zu warten, entzog er sich durch den Aufbruch westwärts.
1771 reiste Lenz als Gesellschafter zweier kurländischer Adliger nach Straßburg. Dort begegnete er Goethe, bevor dieser im August 1771 Straßburg verließ, und traf sich mit ihm in der gemeinsamen Verehrung Shakespeares. Die Beziehung zu Goethe wurde entscheidend für Lenz' Selbstverständnis. Im Bunde mit ihm sah sich Lenz als Erneuerer der deutschen Literatur in der 1775 verfassten Literatursatire "Pandämonium Germanicum" (Nürnb. 1819). Durch Goethe ergaben sich zahlreiche Kontakte zu anderen Autoren des Sturm und Drang, namentlich Herder, Lavater, Johann Georg Schlosser. 
Wohl ab Herbst 1771 beteiligte sich Lenz an der "Société de philosophie et belles lettres", einem literarischen  Zirkel des Straßburger Gymnasiums. Auf Lenz' Initiative hin wurde der Kreis im Novomber 1775 als "Deutsche Gesellschaft" neu gegründet. In beiden Gesellschaften entwickelte Lenz seine moralisch-theolog., ästhetischen, literaturkritischen und sprachpolitischen Gedanken, die zu Lebzeiten großenteils ungedruckt blieben. Seinen Lebensunterhalt erwarb er zunächst als Gesellschafter jener Adligen, die Straßburg und das französische Heereswesen kennenlernen wollten. Ihnen folgte er 1772 - 1774 in die Garnisonen Fort Louis und Landaund 
Im Herbst 1774 endete das Verhältnis; Lenz versuchte als freier Schriftsteller zu leben, wobei er sich mit Privatunterricht durchhalf.
Im März 1776 brach Lenz nach Weimar auf und lebte dort, bis Goethe nach einem nie aufgeklärten Vorfall seine Ausweisung verlangte. 
Seit Dez, 1776 war Lenz auf Wanderschaft und wurde von Freunden, besonders in der Schweiz, aufgenommen. Wohl schon in Weimar hatte er Symptome einer Unruhe gezeigt, die Ende 1777 zur Krise und zum Ausbruch des Wahnsinns führte. 
Im Jan. 1778 blieb Lenz bei Johann Friedrich Oberlin im Steintal/Vogesen, dessen Rechenschaftsbericht die Grundlage für Büchners Novelle Lenz (1839) werden sollte. Goethes Schwager Schlosser in Emmendingen sorgte für die Betreuung des Kranken, während dessen Familie keine Notiz von ihm nahm. 
Lenz wurde zwar im Sommer 1779 von seinen Angehörigen nach Riga zurückgeholt, aber bald nach St. Petersburg abgeschoben. 
Von 1781 an lebte Lenz in Moskau, unterstützt von Freunden aus der russischen Freimaurerbewegung, vergessen von den literararischen Freunden in Deutschland. In Moskau starb er auch 1792, erfroren auf einer Brücke.