Terzo anno tra gli under 23, classe 2002, bergamasco di San Pellegrino Terme (il paese dell'ex professionista Ivan Gotti due Giri d'Italia, 1997-1999), Lorenzo Milesi ha iniziato con gli sci per poi provare con il calcio nel ruolo di terzino sinistro. E’ arrivato tardi al ciclismo, a 16 anni, secondo anno da allievo nel Pedale Brembillese. Alla sua terza gara, la Gazzaniga-Onore nella Bergamasca, si è fratturato la clavicola.

Milesi vive con il padre Mauro, titolare diuna pasticceria a San Giovanni Bianco, e la madre Laura, di origini siciliane, docente di materie infermieristiche all'Università di Bergamo. È diplomato in meccatronica all'Istituto di Istruzione Superiore "David Maria Turoldo" di Zogno.

Tra gli juniores, con la Ciclistica Trevigliese, si è laureato campione italiano a cronometro nel 2020 e nello stesso anno si è classificato terzo al Campionato Europeo di Plouay, Francia. Da due stagioni milita nella squadra olandese Team Dsm firmenich, lo scorso anno nella formazione Continental e in questo 2023 da neoprofessionista nel team di WorldTour.

Sabato sarà una delle punte della nazionale azzurra nella prova in linea Under 23 e poi rifinirà la preparazione in vista della Vuelta di Spagna che segnerà il suo debutto assoluto in un grande giro.