Después de haber finalizado la enseñanza secundaria en 1820, Lenz comenzó con el estudio de física y química en la Universidad de Tartu. Durante un viaje que realizó con Otto von Kotzebue en su tercera expedición alrededor del mundo desde 1823 a 1826, Lenz estudió las condiciones climáticas y las propiedades físicas del agua del mar. Tras ello, fue profesor y rector de la Universidad de San Petersburgo, donde estudió el efecto Peltier, la conductividad de los metales y la variación de la resistencia eléctrica con la temperatura.

Enunció una ley que permite conocer la dirección y el sentido de la corriente inducida en un circuito eléctrico.La ley de Lenz permite una descripción general de los fenómenos de autoinducción: el campo creado por la fuerza electromotriz derivada de un circuito tiende a oponerse a la causa que lo produce.

Además de la ley nombrada en su honor, Lenz también descubrió independientemente la Ley de Faraday (que no incluía el signo negativo referente a la oposicion de la FEM) en 1842; en consideración a sus esfuerzos en el problema, los físicos suelen usar el nombre "Ley de Faraday-Lenz". 

Por otra parte, en 1833 Lenz publicó los resultados de sus investigaciones acerca de la dependencia de la resistencia eléctrica con la temperatura: la resistencia de un conductor aumenta al aumentar la temperatura.