Era la segunda de tres hermanos, siendo el mayor Carlos y la menor Dorotea. Cuando tenía apenas un año de edad, su padre murió y su madre se convirtió en regente de Lorena durante la minoría de edad de su hermano. Recibió una buena educación y fue descrita como una belleza y una pareja deseable.
Intentos de compromiso
En 1558, tras la muerte de su primera esposa, Ana de Egmond, el príncipe Guillermo de Orange expresó su deseo de casarse con Renata. A su madre Cristina le gustó la idea, y se consolidó aún más después del Tratado de Cateau-Cambrésis. Sin embargo, este partido fue impedido por el rey Felipe II de España; Guillermo terminó casándose con Ana de Sajonia. Cristina rechazó el plan del cardenal de Lorena de arreglar un matrimonio entre Renata y el príncipe de Joinville, y también un matrimonio propuesto por el rey español de casar a Renata con su hermano, Juan de Austria.
En 1561, la madre planeó casarla con el rey Federico II de Dinamarca. Sin embargo, el estallido de la guerra de los Siete Años entre Dinamarca y Suecia en 1563 interrumpió estos planes. A inicios de 1560, el rey luteranoErico XIV de Suecia envió una embajada a sus padres con la intención de pedirla en matrimonio. Esta intención se debía al hecho que Renata era nieta de Cristián II de Dinamarca, Noruega y Suecia, por lo tanto heredera de ese destituido soberano; también para que Cristina conquistara Dinamarca con el apoyo de Suecia, un plan que Erico apoyó. Sin embargo, el emperador Fernando I del Sacro Imperio Romano Germánico se opuso al plan debido al efecto destructivo que podría tener en el equilibrio de poder entre las naciones alemanas, si Sajonia (al estar fuertemente aliada con Dinamarca) se opusiera a las afirmaciones de Cristina. Tampoco consiguió el apoyo de Felipe II de España. La alianza matrimonial planeada entre Lorena y Suecia finalmente terminó cuando Erico XIV se casó con su amante no noble, Karin Månsdotter, en 1567, poco antes de ser depuesto.
Matrimonio y descendencia
Finalmente, el 22 de febrero de 1568, Renata se casó con su primo segundo paterno, pero materno, Guillermo, príncipe heredero de Baviera, en una gran y elaborada ceremonia en Múnich. La boda se celebró con un esfuerzo inusualmente grande para este siglo, con una celebración que duró 18 días, la que fue descrita con mucho detalle por Massimo Troiano en sus Diálogos de 1569. Aproximadamente 5.000 jinetes participaron en él, y la música fue compuesta por Orlande de Lassus. Su marido se convirtió en duque de Baviera como Guillermo V en 1579.
A pesar de su gran matrimonio y estatus, Renata junto con su esposo llevaron una vida de caridad y humildad. Dejaron la Residencia de Múnich y vivieron en el edificio del colegio jesuita en el oeste de la ciudad. Renata se hizo cargo de los enfermos, los pobres y los peregrinos, y tenía el apoyo de su marido. Estaba completamente absorta en esta tarea después de la abdicación de Guillermo en 1597. Pasó sus últimos años en el hospital ducal fundado por su suegro en Hackenviertel de Múnich en 1555. Posteriormente se retiró al Maxburg.
Muerte
Junto a Guillermo mando construir la Iglesia de San Miguel, cuya consagración fue el último momento culminante de su vida. Tras su muerte a los 58 años, fue enterrada en su cripta. Renata fue venerada como una santa por el pueblo, pero nunca canonizada. Su marido le sobrevivió veinticuatro años y murió en 1626, siendo enterrado junto a ella.