Au début des années 1960, étudie les phénomènes de convection dans l’atmosphère terrestre. Il travaille comme météorologue au Massachusetts Institute of Technology.
Il obtient un modèle de seulement trois équations différentielles couplées après avoir drastiquement simplifié les équations fournies par la physique. Nous ne tenterons pas de décrire ici ce que représentent ces équations. Le point qui nous intéresse est que Lorenz résout numériquement les équations et découvre ce qu’on a appelé par la suite le « chaos déterministe ».
Le phénomène de base est la « sensibilité » aux conditions initiales, autrement dit, le fait que d’infimes différences dans les conditions initiales produisent des trajectoires complètement différentes au bout d’un temps assez bref. L’observation capitale et remarquablement fine de Lorenz, compte-tenu de l’ordinateur qu’il avait à sa disposition (un Royal McBee LGP-300), est que les trajectoires ont beau dépendre des conditions initiales, elles semblent néanmoins s’accumuler sur une sorte de surface compliquée qui est insensible aux conditions initiales. Lorenz fait une esquisse de cet objet qui semble de dimension deux et dont s’approche rapidement la trajectoire d’une condition initiale. Elle voyage ensuite sur cette « surface » composée de deux sortes de lobes, passant de l’un à l’autre d’une manière qui semble aléatoire. Lorenz fait d’autres observations remarquablement inspirées que nous ne décrirons pas ici. Il venait d’observer le premier « attracteur étrange » comme allait le qualifier le physicien-mathématicien David Ruelle. Il s’agit d’un objet extraordinairement compliqué résultant pourtant de seulement trois équations différentielles couplées en apparence « innocente ».