Сын Гн. Доми­ция Аге­но­бар­ба, кон­су­ла 32 г. до н. э. и, воз­мож­но, Эми­лии Лепиды (Tac. Ann. IV 44; Suet. Nero 4). Его отец являл­ся одним из наи­бо­лее вли­я­тель­ных сто­рон­ни­ков Анто­ния. В 37 г., в целях укреп­ле­ния поли­ти­че­ско­го сою­за три­ум­ви­ров, Л. Аге­но­барб был обру­чен с Анто­ни­ей Стар­шей, доче­рью Анто­ния и пле­мян­ни­цей Цеза­ря Окта­ви­а­на. Бра­ко­со­че­та­ние состо­я­лось уже после смер­ти Анто­ния, око­ло 25—24 гг. (Suet. Nero 5; Tac. Ann. IV 44; XII 64; Plut. Ant. 87; Dio XLVIII 54, 4). В 29 г., веро­ят­но, полу­чил пат­ри­ци­ан­ское досто­ин­ст­во соглас­но зако­ну Сения (Tac. Ann. XI 25; Suet. Nero 1). В 22 г. зани­мал долж­ность эди­ла, в 19 г., веро­ят­но, — пре­то­ра, в 16 г. — кон­су­ла. В вре­мя пре­ту­ры и кон­су­ла­та устра­и­вал мимы с уча­сти­ем рим­ских всад­ни­ков и мат­рон, зве­ри­ные трав­ли в каж­дом квар­та­ле горо­да и гла­ди­а­тор­ский бой, настоль­ко кро­ва­вый, что Август в сво­ем эдик­те выра­зил Аге­но­бар­бу пори­ца­ние (Suet. Nero, 4). В 12 г. являл­ся про­кон­су­лом Афри­ки (CIL VIII 1180).

Око­ло 2 г. до н. э. назна­чен намест­ни­ком Илли­ри­ка; вос­пре­пят­ст­во­вал мас­со­во­му пере­се­ле­нию пле­ме­ни гер­ман­ду­ров и посе­лил их на тер­ри­то­рии мар­ко­ман­нов; затем пере­шел Эль­бу, не встре­тив сопро­тив­ле­ния, заклю­чил союз с мест­ны­ми пле­ме­на­ми и уста­но­вил алтарь Аву­ста на бере­гу реки. После пере­веден в Гер­ма­нию; в 1 г. н. э. про­ло­жил доро­гу через болота меж­ду Рей­ном и Эмсом (так назы­ва­е­мые длин­ные гати). Доби­вал­ся воз­вра­ще­ния изгнан­ни­ков-херус­ков, одна­ко потер­пел неуда­чу, веро­ят­но, воен­ную. По воз­вра­ще­нии в Рим был удо­сто­ен три­ум­фаль­ных отли­чий (Dio LV 10a, 1—3; Tac. Ann. I 63, 4; IV 44; Suet. Nero 4).

Вхо­дил в кол­ле­гию арваль­ских бра­тьев (CIL VI 2023a). В заве­ща­нии Авгу­ста был назна­чен душе­при­каз­чи­ком (Suet. Nero 4). Умер в 25 г. н. э. (Tac. Ann. IV 44)