Dominique Lorentz est l'auteur de : Une Guerre (1997), Affaires atomiques (2001), Secret atomique (2002), Des sujets interdits (2007). Elle est également l'auteur de La République atomique (coproduction Arte, Les mercredis de l'Histoire, 2001), un documentaire sur les relations franco-iraniennes sous la Ve République, avec pour fil rouge la coopération nucléaire entre les deux pays. Elle a par ailleurs collaboré à un ouvrage d'Alexandre Adler, J'ai vu finir le monde ancien (Grasset, 2002). Avec Une guerre (1997), Dominique Lorentz a révélé l'enjeu nucléaire de l'affaire des otages français au Liban, ainsi que le rôle de la France, depuis les années 1960, par rapport à la volonté de l'Iran d'obtenir l'arme atomique. Affaires atomiques (2001), préfacé par Alexandre Adler, raconte l'histoire inédite de la prolifération nucléaire, et l'on y découvre que la dissémination des armes atomiques est le fruit d'une stratégie délibérée des grandes puissances visant à armer leurs alliés régionaux. Secret atomique (2002) se veut une recension de ses travaux sur le programme nucléaire iranien, et avec Des sujets interdits (2007), Dominique Lorentz raconte les dix années de sa vie d'écrivain, le blocus des éditeurs, le black-out de la presse, en passant par les pressions et intimidations dont elle a fait l'objet ; l'ouvrage s'achève par le récit de son recrutement, en qualité d'expert, à l'Etat-major des armées, pour une mission qui sera brutalement interrompue par une intervention des services de renseignement. Dominique Lorentz se distingue par une méthode de travail originale qui repose sur l'exploitation des seuls documents ouverts : accords officiellement conclus entre les Etats, discours, Mémoires... Toutes ses recherches ont été effectuées à la Bibliothèque nationale.