Училась в Гарварде и Кембридже и в первом в 1979 году получила степень доктора философии по истории науки.
С тех пор преподавала в Гарвардском, Принстонском, Брандейском, Гёттингенском и Чикагском университетах, а с 1995 года работает в Институте истории науки Общества Макса Планка. Также является приглашенным профессором в Комитете по социальной мысли в Чикагском университете и почетным профессором истории науки в Берлинском университете имени Гумбольдта. Являлась приглашенным профессором в Париже и Вене и читала лекции Исайя Берлин в Оксфордском университете (1999), Западные лекции в Стэнфордском университете (2005) и лекции Таннера в Гарвардском университете (2002). Член Американской академии искусств и наук (с 1993 года) и Берлин-Бранденбургской академии наук[de].Замужем за Гердом Гигеренцером.
В истории науки Дастон сосредотачивается на идеалах и практиках рациональности. Её работа сосредоточена на эпистемологических и онтологических категориях (таких как научный объект, объективность, демонстрация и наблюдение), которые формируют научные исследования и их стандарты. Лоррейн Дастон опубликовала множество тем в истории науки, например. по истории вероятности и статистики, проблеме чудес в ранних современных науках, появлению научного факта, научным моделям, объектам научного исследования, моральному авторитету природы и истории научной объективности.