劳伦斯·布拉格1890年3月13日出生于南澳大利亚的阿德莱德。他在出生地的圣彼得学院接受早年教育后，进入阿德莱德大学学习，1908年以优等成绩获得数学学位。1909年随父去英国，考取了艾伦奖学金进入剑桥大学三一学院，并于1912年在自然科学考试中获优等成绩。就在这一年秋天，他开始研究劳厄发现的X射线衍射现象，并于11月在《剑桥哲学学会学报》上发表了关于这个课题的第一篇论文。

1914年劳伦斯·布拉格被选为三一学院自然科学研究员和讲师，同年荣获巴纳德奖章。

从1912年到1914年和父亲一起工作，研究的成果在1915年以摘要形式发表，题为“X射线和晶体结构”。从这年到1919年，劳伦斯·布拉格担任法国声波测绘地图总局的技术顾问，1918年获得大英帝国勋章和军功十字勋章。

1919年任曼彻斯特大学的兰沃西荣誉物理学教授一直到1937年。

他在1921年被选为皇家学会会员，1937年—1938年任国家物理实验室主任，这是英国专管计量工作的科学机构。

从1938到1953年任剑桥大学卡文迪什实验物理学教授。

1958年到1960年任频率顾问委员会主席。他于1941年被封为爵士，并获剑桥大学文学硕士学位。他获得都柏林大学、利兹大学、曼彻斯特大学、里斯本大学、巴黎大学、布鲁塞尔大学、列日大学、达勒姆大学的荣誉科学博士学位，科隆大学的荣誉哲学博士学位，圣安得鲁斯大学的荣誉法律博士学位。他是英国很多团体的名誉成员，同时又是美国、法国、瑞典、中国、荷兰、比利时等国的科学院名誉院士，还是法国矿物和结晶学会名誉会员。

劳伦斯·布拉格于1931年获英国皇家学会的休斯奖章，1946年获皇家学会的皇家奖章，1948年获美国矿物学会的罗布林奖章。

劳伦斯·布拉格和他父亲在1915年发表了著名的论文后又合写了许多关于晶体结构的科学论文：《结晶状态》（1934年），《电学》（1936年），《矿物的原子结构》（1937年）。

劳伦斯·布拉格后来的主要兴趣是应用X射线分析蛋白质分子的结构，这项工作先是在剑桥大学的卡文迪什实验室进行，后来他在皇家研究所戴维－法拉第实验室时继续了这项研究。这项研究获得了巨大成功，第一次确定了生命物质极其复杂的分子结构。

1948年，劳伦斯·布拉格开始对蛋白质结构产生兴趣，并且在部分方面负责创建一个使用物理方法解决生物问题的研究小组。1953年DNA双螺旋结构的发现过程中，他尽管没有直接参与，但也做出了贡献，在他的支持下，弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森在卡文迪许实验室开展这方面的研究。而他40年前做的X射线研究也在这一过程中得到应用。同一时期，马克斯·佩鲁茨在卡文迪许实验室开展血红蛋白研究，后来他也因这项研究获得1962年诺贝尔化学奖。经劳伦斯·布拉格提名，克里克、沃森以及莫里斯·威尔金斯成为1962年诺贝尔生理学或医学奖的候选，并最终获奖。

劳伦斯·布拉格年仅25岁时就荣获了诺贝尔奖，他是历史上最年轻的诺贝尔物理学奖获奖者。

1965年12月在斯德哥尔摩特意举行了庆贺他获得诺贝尔奖五十周年典礼，同时，他也应诺贝尔基金会之邀，介绍了其研究领域过去50年提的发展状况，这也是历史上第一个“诺贝尔讲座”。

亨利·布拉格和劳伦斯·布拉格在1913年—1914年的工作中创立了一个极重要和极有意义的科学分支——X射线晶体结构分析。如果说劳厄和他的同事们发现了X射线在晶体中的衍射，从而证明了X射线的波动特性，那么，利用X射线系统地探测晶体结构，则应归功于布拉格父子。这项成果受到了科技界极大的关注，在他们成果发表之后的第三年即授予诺贝尔物理学奖就证明了这一点。

自1992年起，澳大利亚物理学会设立一个全国年度最佳物理博士论文奖项，向最佳论文的作者颁发“布拉格金牌”（The Bragg Gold Medal for Excellence in Physics）。这枚奖牌的的命名是为了纪念布拉格父子，奖牌正面图案为劳伦斯·布拉格肖像。

劳伦斯·布拉格1921年与艾丽丝·霍普金森结婚。他们育有四个子女。劳伦斯·布拉格的爱好包括绘画、文学和园艺。

劳伦斯·布拉格1971年7月1日病逝于英国伊普斯威奇，享年81岁。