Champion Red Bull Rookies Cup en 2011, Lorenzo Baldassarri débute deux ans plus tard en Moto3™, catégorie où il porte les couleurs de Gresini. En 2014, l’Italien passe en Moto2™, sur une Suter plus adaptée à son gabarit, tout en continuant d’officier pour la même structure. La saison suivante, le transalpin intègre le team Forward et rafle son premier podium en Australie. Sa première victoire arrive finalement en 2016 à Misano. Huitième du général, l’Italien prolonge avec son équipe pour 2017 et se hisse quatre fois dans le Top 10. Mais après sa quatrième place de Catalogne, ce dernier est victime d’une lourde chute en qualifications qui lui fait manquer Assen et Sachsenring. Lorenzo Baldassarri termine l’année au 16e rang et signe chez Pons HP40. Il retrouvera alors les avant-postes avec un succès et quatre autres apparitions parmi les cinq premiers, ce qui lui vaudra d’être reconduit. À juste titre puisque sa campagne 2019 démarre sur trois triomphes. Des erreurs trop fréquentes lui font toutefois perdre le contact avec les leaders et il ira jusqu’à dégringoler au septième rang. Malheureusement les choses ne s’arrangeront pas en 2020, malgré une prometteuse deuxième position au Qatar. 2021 marque son retour chez Forward avec cette fois MV Agusta, mais rien ne se passe comme prévu et le transalpin perd son siège en 2022. Il prend donc la direction du WorldSSP, duquel il se classe deuxième en 2022 sous les couleurs d'Evan Bros. WorldSSP Yamaha Team. Après un passage non concluant en WorldSBK chez GMT94 Yamaha l'année suivante, il retrouve le WorldSSP en 2024. Il démarre la saison sur la Ducati d'Orelac Racing Verdnatura et la termine sur la Triumph de WRP-RT Motorsport by SKM à la 21e place du Championnat. En 2025, il se lancera un nouveau défi en MotoE™ chez Dynavolt Intact GPMotoE™.