1891年（明治24年）、銀行家であった長谷川一彦の長男として横浜市に生まれる。裕福な家庭に育つが、1902年に父が、次いで麻布中学校卒業前に母・欣子が死去。虚弱体質であったため、好きであった美術の道へ進む。1910年（明治43年）麻布中学校を卒業。葵橋洋画研究所で黒田清輝から素描を、本郷洋画研究所で岡田三郎助、藤島武二から油彩を学ぶ。また、バーナード・リーチからエッチング技法の指導を受けた。1913年（大正2年）に文芸同人誌『仮面』に参加、表紙や口絵を木版画で制作する。1918年（大正7年）フランスへ渡航。

版画技法の研鑽に励み、サロン・ドートンヌ等に出品。1925年（大正14年）初の版画の個展を開催。翌年サロン・ドートンヌ版画部の会員となり、パリ画壇で確固たる地位を築いた。その後の第二次世界大戦の勃発時にはフランス在住の多くの画家が帰国するが、長谷川はフランスに留まる。経済的にも苦難が続くが、銅版画技法を極め、自らが復活させたメゾチントの名作を数多く発表した。1980年（昭和55年）12月13日、パリの自宅で死去。享年89。渡仏してから一度も日本へ帰ることはなかった。