Una delle svolte più importanti della sua vita fu lavorare per Gogliardo Freddi, suo futuro suocero. Bandini amava i motori e voleva scendere in pista. Con l’aiuto di Freddi iniziò la sua carriera agonistica a Vernasca, con una Fiat 1100 TV. All’inizio partecipò alle gare per imparare e fare esperienza. Il suo primo successo, alla Mille Miglia nel 1958, con una Lancia Appia. Nel ‘60 divenne pilota ufficiale Stanguellini. Nel 1961 esordì al GP di F1 in Belgio, ingaggiato dalla scuderia Centro-Sud, finì terzo. Dopo la conquista della 4 ore di Pescara, realizzò il sogno di diventare pilota ufficiale della Ferrari nel 1962. Con Baghetti corse la Targa Florio e concluse terzo il GP di Montecarlo. Tornò da Mimmo Dei e nel ‘63 corse prima con Cooper-Maserati e poi BRM.

La Ferrari lo chiamò per le corse Sport e, insieme a Scarfiotti, vinse la celebre 24 Ore di Le Mans. Nel 1964 era nella squadra Ferrari e a Zeltweg, Lorenzo, vinse il suo unico GP in carriera. Grazie a Bandini, Surtees vinse il suo primo titolo mondiale in Messico. Nel 1965 vinse la Targa Florio con Vaccarella. Il 1967 iniziò con due vittorie in coppia con Amon sulla 330 P4: la 24 Ore di Daytona e la 1000 km di Monza. Al GP di Monaco la partenza di Bandini fu perfetta, ma fu sorpassato da Hulme e Stewart. Tentò di recuperare, ma alla famosa Chicane, Lorenzo perse il controllo della vettura e sfortunatamente non sopravvisse. Se n’era andato un campione entusiasta e simpatico che era riuscito a fare breccia nel cuore dei tifosi.