Lorenzetto già tra gli élite 2 corse tra le principali squadre del panorama italiano, Trevigiani e Marchiol. Proprio con quest'ultima colse i primi successi in Europa, con le vittorie di tappa al Tour de Berlin, corsa riservata agli under-23 che concluse al secondo posto, e i successi, in Italia, in Trofeo Piva, Piccola Sanremo e Trofeo Edil C.
Passato professionista nel 2004, a 24 anni, con la De Nardi di Gianluigi Stanga, gareggiò sotto la direzione del manager bergamasco fino al termine della stagione 2007, vestendo anche le divise di Domina Vacanze e Team Milram. Con la Domina Vacanze nel 2005 prese parte ai suoi primi Grandi Giri, partecipando al Giro d'Italia e alla Vuelta a España. Nell'ultima stagione corsa agli ordini di Stanga, il 2007, colse la sua prima vittoria da professionista, aggiudicandosi la sesta tappa al Tour Méditerranéen sul traguardo di Sanremo.
Nel 2008 si trasferì alla Lampre, rimanendovi fino all'inizio del 2011 e aggiudicandosi altre sei vittorie, la maggior parte delle quali in gare del circuito continentale europeo. Al primo anno in blu-fucsia vinse una tappa alla Volta a la Comunitat Valenciana e al Presidential Cycling Tour of Turkey, cui si aggiunse il quinto posto alla Milano-Sanremo. La stagione successiva colse due successi di tappa al Giro di Sardegna e vinse il Giro del Friuli. Nel 2010 arrivò la prima vittoria nel circuito mondiale, con il successo di tappa al Tour de Pologne, e la prima partecipazione al Tour de France, in cui tuttavia si ritirò durante la quinta tappa.
Per l'ultima stagione da professionista, nel 2011, vestì la divisa dell'Astana. Terminata l'attività agonistica, nel 2013 diventa direttore sportivo al team Marchiol (dal 2015 nota come Roth-Škoda), squadra in cui aveva già corso le ultime stagioni prima di passare professionista.
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