Comenzó su trabajo antes del doctorado en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, dedicado en especial a la microelectrónica.
En 2003 fue nombrado presidente del CSIC por el Gobierno de José María Aznar.
[8][9][10] Según Lora-Tamayo, el Gobierno le solicitó su dimisión para poner a una mujer en el cargo, aduciendo la secretaría de Estado, Ángeles Heras Caballero, que esa era la línea política del Gobierno.
[11] Le sucedió en el cargo María Luz Morán Calvo-Sotelo, hija de Fernando Morán López, doctora en Ciencias Políticas y Sociología por la Universidad Complutense de Madrid.
[8] Durante su carrera académica, publicó más de cien artículos en revistas científicas y presentó más de 150 comunicaciones a congresos nacionales e internacionales.