Lenz übersiedelte mit seiner Familie 1924 von Künzelsau (Hohenlohe) nach Stuttgart und erhielt hier 1931 am Reformrealgymnasium für Jungen am Stöckach das Abitur. Ein anschließendes Studium der Evangelischen Theologie an der Universität Tübingen brach er 1933 ab, um Kunstgeschichte, Archäologie und Germanistik in Heidelberg und München zu studieren. 1940 zum Kriegsdienst verpflichtet, wurde er in Frankreich und der Sowjetunion eingesetzt, geriet 1945 in US-amerikanische Gefangenschaft und kehrte 1946 aus dem Lager in Montana (USA) nach Stuttgart zurück, wo als freiberuflicher Schriftsteller ein Auskommen zu finden suchte.

Bereits als Student arbeitete Lenz an erzählerischen und lyrischen Texten. Nach Vermittlung Georg von der Vrings (1889–1968) debütierte er 1936 mit der schmalen Broschüre „Gedichte“. Diese frühe Lyrik steht unverkennbar im Kontext der naturmagischen Schule, die auf den sich ausbreitenden Nationalsozialismus mit einer Haltung der „Inneren Emigration“ reagierte. Parallel zu seinen Gedichten schrieb Lenz erste Prosa. Die 1938 zuerst in der „Neuen Rundschau“ und, stark erweitert, 1947 in Buchform erschienene Erzählung „Das stille Haus“ stellt, in einer an impressionistischen Verfahren geschulten Weise, dem Nationalsozialismus ein entferntes Refugium – das Wien des Fin de siècle – entgegen. Lenz, der den Nationalsozialismus früh ablehnte und durch die Verbindung zu seiner späteren Ehefrau, einer „Halbjüdin“, Repressalien miterlebte, schuf sich so einen poetischen Rückzugsraum.

Die Erfahrungen des „Dritten Reichs“ prägten Lenz’ gesamtes Œuvre: Literatur blieb für ihn Sache des Einzelnen, der schreibend nach jenen Dingen zu suchen habe, die den bedrohlichen oder vergänglichen Erfahrungen des Alltags transzendente Illusionen des Dauerhaften abtrotzen. Diese Haltung führte dazu, dass Lenz lange im bundesrepublikanischen Literaturgeschehen als Außenseiter galt. Ein glückloser Auftritt 1951 bei der Gruppe 47 untermauerte seine solitäre Position.

Nach der Erzählung „Die Abenteurerin“ (1952) komprimierte Lenz in „Der russische Regenbogen“ (1959) seine Erzählambition und nahm ein persönliches Kriegserlebnis als Ausgangspunkt. Der aus drei Teilen komponierte Roman „Spiegelhütte“ (1962) resümierte gleichsam Lenz’ gewachsene Desillusion: Die politische und moralische Restaurationserfahrung wird in einen am Magischen Realismus orientierten Text auf eine Weise eingearbeitet, die Entwicklungen der Studentenrebellion Ende der 1960er Jahre vorwegnimmt und einen historischen Bogen spannt, der bis in das Imperium Romanum und die Biedermeierzeit reicht.

Diese harsche gesellschaftskritische Haltung bahnte den Weg für „Verlassene Zimmer“ (1966), dem ersten Band von Lenz’ neunbändigem Hauptwerk. Zentralfigur des Zyklus’, der mit „Freunde“ (1997) endete, ist das Alter Ego Eugen Rapp, aus dessen Perspektive weite Teile des Geschehens geschildert werden. Während die Auseinandersetzung mit dem „Dritten Reich“ – in „Andere Tage“ (1968) und „Neue Zeit“ (1975) – die politischen Ereignisse auf weitem Raum darstellt, spielt das zeitgeschichtliche Spektrum der Bundesrepublik eine geringere Rolle. Lenz fand in den autobiografischen Romanen seine prägnante Erzählweise des inneren Dialogs, den Eugen permanent mit sich selbst führt – über familiäre Probleme, Wanderungen im Bayerischen Wald sowie Verpflichtungen und Zumutungen des Literaturbetriebs.

Lenz ergänzte seine autobiografischen Texte kontinuierlich durch Arbeiten, die parallele Lebensläufe durchspielen oder sich den von ihm geschätzten Epochen des Biedermeiers und der Wiener Jahrhundertwende annähern. Dazu zählen die 1980 abgeschlossene Trilogie „Der innere Bezirk“, die sich, innerhalb des bis 1947 reichenden zeitlichen Rahmens, als Gegenentwurf zu den Eugen-Rapp-Romanen lesen lässt. Oberst Franz von Sy wird in den Widerstand gegen Adolf Hitler (1889–1945) verwickelt und muss sich so in Situationen beweisen, in die Eugen Rapp nie geriet. Die in die Mörike- und Grillparzer-Zeit verlagerten Romane „Die Begegnung“ (1979) und „Erinnerung an Eduard“ (1981) erproben, wie die – sich in fast allen Arbeiten ähnelnden – sensiblen Protagonisten in Epochen agieren, nach denen sich die nachgeborenen Figuren des 20. Jahrhunderts sehnen.

Poetologisch äußerte sich Lenz selten, ohne hierzu aufgefordert worden zu sein. Seine Frankfurter Vorlesungen „Leben und Schreiben“ (1986) skizzieren vornehmlich die Genese seiner Arbeiten und betonen, dass kein noch so literaturkritisch geschulter Verstand das Geheimnis der Kunst je ergründen könne. Lenz’ Poetik hält an dem traditionell anmutenden Gedanken fest, dass Kunst, auch wenn sie die eigene Biografie zum Gegenstand macht, Metaphysisches zumindest als Ahnung kenntlich machen sollte. Wo dies gelinge – etwa in meditativen Naturbetrachtungen –, beginne das ständig reflektierende Ich, sich selbst zu vergessen und epiphanieartig einen „anderen Bezirk“ zu erspüren.

Lenz’ Rezeption wurde wegweisend durch Peter Handkes (geb. 1942) Ende 1973 erschienenen Artikel „Tage wie ausgeblasene Eier. Einladung, Hermann Lenz zu lesen“ beeinflusst. Handkes Würdigung ebnete Lenz’ Weg 1975 zum Suhrkamp bzw. Insel Verlag und führte dazu, dass Lenz aus seinem Schattendasein als „Geheimtipp“ heraustrat und breitere Anerkennung fand. Im selben Jahr zwangen Erbstreitigkeiten Lenz dazu, sein Elternhaus in Stuttgart zu verlassen und nach München-Schwabing zu übersiedeln. Die dort ansässige Hermann-Lenz-Stiftung kümmert sich seit 1993 um das Weiterwirken seines Werks.