Lotte Laserstein naît à Preussich Holland, en Prusse, et évolue dans un milieu intellectuel : son père est pharmacien, sa mère pianiste, et une de ses tantes, l’artiste Elsa Birnbaum, dirige une école de peinture. Après le décès du père en 1902, la famille s’installe à Dantzig. L. Laserstein apprend la peinture dès 1908 auprès d’E. Birnbaum, ce qui la décide semble-t-il très tôt à s’engager dans la voie artistique. Plus tard, elle déclare qu’elle souhaite ne pas se marier et préfère dédier sa vie à la création. En 1918, comme l’accession aux académies d’art est encore interdite aux femmes en Allemagne, elle commence des études de philosophie et d’histoire de l’art à Berlin, tout en prenant des cours auprès du peintre Leo von König (1871-1944). En 1921, elle entre à l’Akademische Hochschule für die Bildenden Künste de Berlin, où elle suit notamment l’enseignement d’Erich Wolfsfeld (1884-1956), dont l’art, très marqué par le réalisme du XIX^e siècle, l’influence beaucoup.

L. Laserstein fait la rencontre en 1925 de Traute (Gertrud) Rose, qui devient son modèle le plus important de cette époque, et avec qui elle conserve des liens d’amitié pendant près de cinquante ans. L’artiste manifeste un intérêt certain pour le corps athlétique et androgyne de T. Rose, capable de garder de longues poses (voir par exemple Tennisspielerin, 1929). Elle mêle souvent les portraits de son amie à des autoportraits, non dénués d’une réelle ambiguïté érotique, comme dans In meinem Atelier (1928), où elle se représente, palette à la main et visage concentré en train de peindre T. Rose alanguie sur un lit. Si L. Laserstein a eu une formation plutôt académique, ses œuvres peuvent par certains points s’approcher de la Nouvelle Objectivité par le traitement de certains sujets, notamment dans la façon de se représenter en tant qu’artiste.
En 1927, elle déménage dans son premier atelier et vit de leçons privées qu’elle donne, n’hésitant pas à emmener ses étudiant·e·s à la campagne pour y dessiner les paysages. Elle connaît un relatif succès à la fin des années 1920, en exposant régulièrement à Berlin, Hambourg, Munich, Stuttgart ou Düsseldorf. En 1928, sa toile Im Gasthaus est acquise par la Ville de Berlin et, en 1931, elle bénéficie d’une exposition personnelle à la célèbre galerie Fritz Gurlitt de Berlin. Elle s’engage également auprès de consœurs peintres, en rejoignant le conseil d’administration du Verein der Berliner Künstlerinnen, une association pour artistes femmes, en 1929.

L’année 1933 vient marquer un coup d’arrêt à son ascension : les lois antijuives allemandes lui interdisent d’exposer et d’enseigner dans un contexte aryen. Sa famille est spoliée et elle-même envisage rapidement de quitter le pays, imagine un temps de s’installer en Italie mais choisit finalement la Suède, où elle bénéficie en 1937 d’une exposition personnelle. Elle émigre définitivement cette même année et épouse, par un mariage de convenance, le marchand juif Sven Jakob Markus, ce qui lui assure la citoyenneté suédoise. Parallèlement, T. Rose contribue à organiser le sauvetage des œuvres de L. Laserstein demeurées en Allemagne.
La peintre connaît alors un succès important en Suède, notamment en tant que portraitiste. Ces mêmes années, sa vie personnelle est frappée de plein fouet par le nazisme : elle réussit à ce que sa sœur la rejoigne, mais leur mère est assassinée en 1943 à Ravensbrück. Après la guerre, l’artiste voyage beaucoup en Europe, parfois accompagnée par la peintre Elsa Celsing (1880-1974), qu’elle admire. Elle poursuit sa carrière artistique, tout en demeurant relativement méconnue hors de Suède, et s’éteint en 1993. Depuis le début des années 2000, grâce aux travaux de l’historienne de l’art Anna-Carola Krausse, qui lui consacre des écrits et des expositions, L. Laserstein bénéficie d’un regain d’intérêt inédit.