Laureatosi Campione della Red Bull Rookies Cup nel 2011, Lorenzo Baldassarri fa il suo debutto nel Campionato del Mondo Moto3 ™ con il team Gresini nel 2013. L’altezza e il fisico imponente, lo costringono a passare già nel 2013 alla categoria intermedia, la moto Moto2 ™, mantenendo i colori dello stesso team.

È stato un anno difficile ma, nel 2015 con il Forward Racing, Baldassarri sale per la prima volta sul podio in Australia e termina il Campionato al nono posto.
Rimane per un’altra stagione con Forward Racing, conquistando la sua prima vittoria nel Gran Premio di casa a Misano.
Dopo un anno più difficile, nel 2018 entra a far parte del team Pons HP40 ottenendo ben cinque podi, consacrati da un primo posto a Jerez, la sua seconda vittoria in carriera.

Baldassarri, detto il Balda, inizia il 2019 ottenendo tre vittorie nelle prime quattro gare e mantenendosi in testa alla classifica generale fino al sesto round. Conclude il Campionato del Mondo al settimo posto.

Nel 2020, dopo un’ottima partenza di Campionato in Moto2™ con il podio in Qatar, Lorenzo ha affrontato alcune difficoltà, ma non si è arreso riuscendo a ricostruire il feeling e chiudendo la stagione con risultati piuttosto positivi.