In carriera ha vinto due titoli ATP su nove finali disputate mentre nei tornei del Grande Slam si è spinto due volte fino alla semifinale (una a Wimbledon nel 2024 e l'altra al Roland Garros nel 2025). Ai Giochi olimpici di Parigi 2024 ha conquistato la medaglia di bronzo nel singolare, diventando il secondo tennista italiano di ambo i sessi ad arrivare individualmente al podio olimpico, cento anni dopo il bronzo di Uberto de Morpurgo. In singolare, ha raggiunto come miglior piazzamento il 5º posto della classifica ATP, nel gennaio del 2026.
Nel 2023 e nel 2024 ha fatto parte della squadra italiana che ha trionfato in Coppa Davis.
A livello juniores è stato nº1 del mondo ed ha vinto gli Australian Open junior nel 2019, quando, all'età di 16 anni e 10 mesi, è diventato il più giovane italiano di sempre a essersi aggiudicato uno Slam juniores.
Biografia Figlio di Sabrina Ratti, impiegata, e di Francesco, operaio in una cava di marmo, ha iniziato a giocare a tennis all'età di cinque anni. A otto anni i genitori lo portano al Circolo Tennis Spezia, dove è entrato in contatto con il suo attuale coach Simone Tartarini, insieme al quale qualche anno più tardi si è trasferito allo Junior Tennis San Benedetto. Grazie ai risultati ottenuti a livello Under 18 si impone all'attenzione del Centro Tecnico Federale di Tirrenia, che nel 2017 ha iniziato a farlo allenare sotto la supervisione di Filippo Volandri, tre volte a settimana a Tirrenia e tre nel suo circolo.
Si è diplomato al liceo linguistico a Cecina (LI).
Carriera 2016-2018: finale agli US Open Juniores, esordio nel professionismo Nel 2016, all'età di 14 anni, vince il doppio di Les Petits As in coppia con il connazionale Lorenzo Rottoli. Poco dopo solleva il suo primo trofeo in singolare dell'ITF Junior Circuit vincendo un torneo Grade 5 sul cemento di Tirana, superando in due set l'italiano Duccio Petreni. Nel febbraio del 2017 si aggiudica il primo titolo su terra rossa in un Grade 4 keniano, battendo in finale Filippo Moroni. Nello stesso torneo vince anche il doppio in coppia con Lorenzo Rottoli. Nel giugno dello stesso anno vince sulla terra rossa un Grade 2 polacco sconfiggendo in finale Emiliano Maggioli. Il 25 luglio, all'età di 15 anni, disputa il suo primo incontro tra i professionisti al torneo Futures Italy F23 di Pontedera dopo aver superato il tabellone di qualificazioni, e viene sconfitto in due set da Christian Lindell.Scheda di Lorenzo Musetti su FITPTesta a testa Musetti-Lindell su ATP Tour
Ad aprile 2018 conquista il Trofeo Città di Firenze, battendo in finale il tedesco Leopold Zima,Il carrarino sulle orme di Federer, su quinewsmassacarrara.it lo stesso avversario sconfitto poi il 6 maggio nell'atto conclusivo del torneo Grade 2 di Salsomaggiore Terme. Un mese più tardi vince il suo primo torneo Grade 1 sulla terra rossa di Berlino, trionfando in finale su Facundo Díaz Acosta. In giugno raggiunge i quarti di finale al torneo Juniores di Wimbledon.
Il 24 luglio 2018 disputa il suo secondo incontro tra i professionisti partecipando con una wild card, al Futures Italy F20 di Pontedera e viene sconfitto dal brasiliano José Pereira.Testa a testa Musetti-Pereira su ATP Tour A settembre diventa il primo italiano a giungere in finale agli US Open juniores 28 anni dopo Andrea Gaudenzi, e viene sconfitto da Thiago Seyboth Wild in tre set.
2019: trionfo agli Australian Open Juniores, prime vittorie nel professionismo Inaugura la stagione con il trionfo agli Australian Open Juniores superando in finale Emilio Nava dopo aver salvato un match point nel super tie-break; diventa così il primo italiano a conquistare lo Slam under 18 di Melbourne, il quinto uomo italiano ad aggiudicarsi un Major juniores e il più giovane italiano di entrambi i sessi a realizzare questo exploit.
Il 12 febbraio vince il suo primo incontro a livello professionistico sul cemento dell'ITF M25 di Barnstaple superando in tre set lo statunitense Felix Corwin, al quale annulla tre match point. Negli ottavi di finale viene eliminato in due set da Sadio Doumbia. La settimana successiva entra con una wild card nel suo primo torneo dell'ATP Challenger Tour agli Internazionali di Tennis di Bergamo ed esce al primo turno per mano di Roman Safiullin. Con un'altra wild card gioca nel torneo di Sophia-Antipolis e il 1º aprile vince il suo primo incontro in un Challenger battendo al primo turno l'egiziano Karim-Mohamed Maamoun col punteggio di 3–6, 6–1, 6–2. Diventa così il primo giocatore nato nel 2002 a vincere un incontro in questa categoria. La vittoria gli garantisce i primi 5 punti ATP, grazie ai quali l'8 aprile fa il suo ingresso nella classifica mondiale. Guadagna altre posizioni raggiungendo gli ottavi di finale nei Challenger 80 di Barletta e Francavilla al Mare
Il 10 giugno raggiunge la prima posizione della classifica mondiale ITF. Dopo due eliminazioni consecutive al primo turno nei tornei di Vicenza e Parma, raggiunge la sua prima semifinale Challenger, senza perdere un set, al torneo di Milano. Elimina nell'ordine Pavel Kotov, il n° 110 del mondo Tarō Daniel, sconfitto 6–1, 6–0, il dominicano José Hernandez-Fernandez e nei quarti Marcelo Arévalo. In semifinale viene sconfitto daa Hugo Dellien. Il 5 ottobre alza il suo primo trofeo da professionista vincendo il torneo di doppio all'M25 di Santa Margherita di Pula in coppia con Giulio Zeppieri. Due settimane più tardi conquista il primo titolo in singolare all'ITF M15 di Adalia, sconfiggendo in finale Fábián Marozsán in due set. La settimana successiva, nella stessa località, si aggiudica il secondo titolo consecutivo battendo in finale il russo Ronald Slobodchikov in due set. Nel suo ultimo torneo dell'anno, giunge ai quarti di finale al Challenger di Ortisei. Dopo il successo su Benjamin Hassan, ha la meglio sul n° 119 ATP Gianluca Mager, su Bernabé Zapata Miralles e perde nei quarti contro Sebastian Ofner, dopo tredici incontri vinti consecutivamente.
2020: terzo turno a Roma, primo titolo Challenger e prima semifinale ATP Supera Amir Weintraub nel primo turno delle qualificazioni degli Australian Open, vincendo il suo primo incontro nel tabellone cadetto di un torneo ATP. Al secondo turno sconfigge in rimonta il n° 151 ATP Marius Copil per poi cedere in due set a Tallon Griekspoor. Al Challenger Open Quimper Bretagne Occidentale supera le qualificazioni e perde al primo turno contro Tejmuraz Gabašvili. Nel successivo Challenger Cherbourg-La Manche supera Lucas Miedler e Hiroki Moriya, e cede negli ottavi di finale a Quentin Halys. Non supera il primo turno al Challenger di Bergamo.
Al torneo ATP 500 di Dubai entra nel tabellone di qualificazione con una wild card e al primo turno elimina il n° 100 del ranking Alexei Popyrin, primo top 100 sconfitto in carriera. Nel turno decisivo ha la meglio su Evgenij Donskoj con un doppio tie-break. A 17 anni e 11 mesi diventa il primo tennista nato nel 2002 a disputare un incontro nel circuito maggiore. Esce poi al turno di esoprdio per mano di Andrej Rublëv. Il 2 marzo fa il suo esordio nella top 300, alla 286ª posizione mondiale.
Al torneo di Trieste raggiunge la sua seconda semifinale Challenger senza perdere alcun set con i successi su Daniel Altmaier, la testa di serie n° 1 Popyrin e Juan Pablo Ficovich. A negargli l'accesso alla finale è il qualificato Carlos Alcaraz. Supera il tabellone cadetto degli Internazionali d'Italia e accede per la prima volta al tabellone principale di un torneo Masters 1000 sconfiggendo nell'ordine Bernabé Zapata Miralles, Leonardo Mayer e Giulio Zeppieri. Nel tabellone principale elimina in due set il n° 17 del mondo Stan Wawrinka e Kei Nishikori. Al terzo turno viene battuto da Dominik Koepfer e il 21 settembre raggiunge la posizione n° 180 del ranking.
La settimana successiva conquista il suo primo titolo Challenger agli Internazionali di Forlì, sconfigge Tejmuraz Gabašvili, la testa di serie n°1 Frances Tiafoe, nei quarti concede appena quattro giochi ad Andreas Seppi e nel penultimo atto supera Lloyd Harris, ritiratosi nel set decisivo. La finale lo vede trionfare su Thiago Monteiro in due tie-break. Negli ottavi del Challenger di Parma Frances Tiafoe si prende la rivincita. Nella prima edizione del 250 di Pula diventa il primo nato nel 2002 a raggiungere una semifinale del circuito maggiore, senza perdere alcun set elimina Pablo Cuevas, Andrea Pellegrino e Yannick Hanfmann; un infortunio al braccio patito durante la semifinale lo costringe al ritiro e il 19 ottobre sale alla 123ª posizione mondiale.
2021: semifinali ad Acapulco e Lione, ottavi a Parigi, top 60
Dopo l'eliminazione nelle qualificazioni agli Australian Open, gioca i due Challenger di Adalia; nel primo si spinge fino alla finale, persa contro Jaume Munar, mentre nel secondo viene subito fermato da Leonardo Mayer. Raggiunge la finale al Challenger di Biella II, sconfiggendo Stefano Napolitano, Lukáš Lacko, Ernests Gulbis (a cui concede solo 6 giochi) e Andreas Seppi, perde contro Kwon Soon-woo e sale alla 115ª posizione della classifica ATP. Supera le qualificazioni ad Acapulco e al primo turno sconfigge in tre set il nº 9 del mondo Diego Schwartzman, primo top 10 sconfitto in carriera. Ha la meglio al tie-break del set decisivo su Frances Tiafoe e con la vittoria su Grigor Dimitrov diventa il più giovane italiano a essersi qualificato per la semifinale di un ATP 500. Viene sconfitto in due set da Stefanos Tsitsipas e sale alla 94ª posizione ATP, diventando il più giovane in top 100. Al Masters 1000 di Miami supera Michael Mmoh e Benoît Paire e al terzo turno viene sconfitto da Marin Čilić in due set.
Al primo turno dell'ATP 250 di Cagliari concede un solo gioco a Dennis Novak, sconfigge poi al tie-break del set decisivo la testa di serie nº 1 Daniel Evans dopo aver annullato quattro match point. Nei quarti viene sconfitto in tre set da Laslo Đere. Eliminato al turno di esordio al Masters 1000 di Monte Carlo, a Barcellona perde al secondo turno da Félix Auger-Aliassime dopo aver superato Feliciano López. Agli Internazionali d'Italia sconfigge la testa di serie nº 15 Hubert Hurkacz ritiratosi durante il secondo set dopo aver perso il primo, e cede a Reilly Opelka. Nel 250 di Lione approda alla semifinale con i successi sulla testa di serie nº 7 Félix Auger-Aliassime, su Sebastian Korda e nei quarti di finale su Aljaž Bedene, e viene sconfitto in tre set dal nº 5 del mondo Stefanos Tsitsipas. Non va oltre il secondo turno al 250 di Parma.
Al Roland Garros esordisce nel tabellone principale di un torneo del Grande Slam e sconfigge in tre set David Goffin, nº 13 del mondo. Batte quindi Yoshihito Nishioka con cui aveva perso a Parma e al terzo turno disputa e vince il suo primo incontro in cinque set, eliminando Marco Cecchinato, diventando il secondo italiano dell’era Open a raggiungere gli ottavi di finale alla prima presenza nel tabellone principale di un Major, 37 anni dopo Francesco Cancellotti. A sbarrargli la strada è il nº 1 del mondo Novak Đoković, futuro vincitore del torneo, contro il quale è costretto al ritiro nel quinto set a causa di problemi fisici dopo aver vinto i primi due set ed essere stato in svantaggio per 0-4 nel quinto. A fine torneo sale al 58º posto mondiale. Non supera il primo turno alle Olimpiadi di Tokyo. Al suo esordio assoluto agli US Open elimina Emilio Nava e cede in tre set a Reilly Opelka. Nei mesi successivi vince in totale due match negli ultimi sei tornei stagionali. Si qualifica alle Next Gen ATP Finals e viene eliminato nel round robin.
2022: titoli ad Amburgo e Napoli, top 30