Detlef Lohse gelang es, das seit 1934 unerklärte physikalische Phänomen der Sonolumineszenz aufzuklären, bei dem eine Flüssigkeit unter starken Druckschwankungen kurze, hochenergetische Lichtblitze aussendet. Lohse und seine Ko-Autoren konnten ein Phasendiagramm des Phänomens erstellen und erklärten das Leuchten als thermische Bremsstrahlung. Seine Arbeiten über mikroskopische Tropfen und Blasen finden unter anderem in Tintenstrahldruckern und bei Kontrastmitteln in der Herz-Ultraschalldiagnostik Anwendung.

Lohse studierte Physik an der Universität Kiel und wurde 1992 an der Universität Marburg promoviert, wo er sich 1997 habilitierte. Seit 1998 ist er Professor für Hydrodynamik an der Universität Twente (Niederlande). Seit 2015 ist er wissenschaftliches Mitglied der Max-Planck-Gesellschaft und Auswärtiges Mitglied des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen. Die Leopoldina wählte Detlef Lohse 2002 in die Sektion Physik.

Die Max-Planck-Medaille ist die höchste Auszeichnung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der theoretischen Physik. Die Auszeichnung ist undotiert und besteht aus einer Goldmedaille sowie einer auf Pergament handgeschriebenen Urkunde. Neben Detlef Lohse wurden bislang 34 weitere Leopoldina-Mitglieder mit der Max-Planck-Medaille ausgezeichnet, darunter Albert Einstein, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg und Max Planck selbst.