Vilhelm Lorenzen war Sohn des Pastors C. N. Lorenzen († 1905) und seiner Ehefrau Agathe geb. Birkedal († 1884). Er besuchte die Domschule in Odense bis 1895 und begann dann ein Studium der Geschichte, welches er mit Promotion zum Dr. phil. auf Grundlage seiner Dissertation Studier i dansk Herregaardsarkitektur i 16. og 17. Aarhundrede 1921 abschloss. Danach arbeitete er als Lehrer und Kunsthistoriker.
Lorenzen wurde Adjunkt an der Metropolitanskolen in Nørrebro, wo er, ab 1929 als Lehrer, bis zu seinem Ausscheiden 1946 Geschichte unterrichtete. Nebenher war er von 1909 bis 1939 Lehrer für Geschichte an der Marineschule in Kopenhagen.
Zusammen mit dem Architekten H. B. Storck gründete er 1907 die Foreningen til Gamle Bygningers Bevaring, deren erster Sekretär er von 1907 bis 1947 war. Mit dieser Vereinigung gab er den Anstoß für Dänemarks erstes Denkmalschutzgesetz, das Bygningsfredningslov von 1918. Lorenzen war 1915 auch Mitgründer der Landesvereinigung Bedre Byggeskik, deren Erster Vorsitzender er von 1926 bis 1933 war. Weiter war er Mitglied der Det særlige Bygningssyn von deren Gründung 1918 bis 1954. 1921 gehörte er zu den Mitgründern des Dansk Byplanlaboratorium, einem Labor für Stadtplanung. Er war Redakteur der Zeitschriften Arkitekten von 1917 bis 1920, Mitredakteur des Werkes Danske Herregaarde, Spezialredakteur des Werkes Nordisk Kultur 1928 und Mitredakteur des Werkes Danske Herregaardshaver (1929).
Weitere Mitgliedschaften
außerordentliches Mitglied der Akademisk Arkitektforening (1924), 1957 geehrt mit der Ehrenmedaille dieser Vereinigung
