Filho dos imigrantes italianos Vitorio Lorenzato e Gema Terenzi, cresceu em uma várzea da Colônia Agrícola do Barreiro. Na década de 1910, frequentou o Grupo Escolar Silviano Brandão e aprendeu noções do ofício de pintor de paredes com o italiano Américo Grande. Em 1919, vendeu todos os bens e retornou à Itália. Até 1924, Lorenzato atuou na reconstrução da cidade de Arsiero, destruída durante os confrontos da Primeira Guerra Mundial (1914-1918). Em 1925, mudou-se para Vicenza, onde matriculou-se na Reale Accademia delle Arti. Em 1926, viajou à Roma e conheceu o pintor e caricaturista Cornelius Keesman com quem partiu, em 1928, em direção ao continente Asiático, percorrendo grande extensão do Leste Europeu.
Em 1930, enfrentou problemas com seu passaporte e retornou à Itália. Em 1935, mudou-se para Montevarchi e casou-se com Emma Casprini. Durante a Segunda Guerra Mundial (1939-1945), a intensificação dos bombardeios em Castelnovo destruiu sua casa, o ateliê e os trabalhos realizados até o momento. Em 1948, embarcou rumo ao Rio de Janeiro. Trabalhou como pintor de paredes até 1956, momento em que, durante a pintura externa de dois apartamentos, sofreu uma queda e rompeu uma das pernas. Foi a partir da segunda metade da década de 1950 que se dedicou integralmente à pintura.
Em 1964, Lorenzato visitou a Galeria Grupiara, em Belo Horizonte, e apresentou alguns de seus trabalhos ao jornalista e crítico de arte Sérgio Maldonado, que o introduziu ao crítico e jornalista Palhano Júnior. Em 1967, realizou uma exposição individual no Minas Tênis Clube. Entre a segunda metade da década de 1960 e o início da década de 1970, participou de exposições coletivas na Galeria Guignard e na Galeria Minart. Em 1973, foi selecionado para representar o Brasil na Terceira Trienal de Bratislava, na Eslováquia. Em 1995, o Museu de Arte da Pampulha realizou a mostra retrospectiva Lorenzato e as Cores do Cotidiano.
Em 2000, as mostras 100 anos de Amadeo Lorenzato, no Núcleo de Artes Casa dos Contos, e Amadeo Lorenzato, na Manoel Macedo Galeria de Arte, foram realizadas em comemoração ao centenário do artista. Exposições individuais recentes incluem Lorenzato: simples singular, no Minas Tênis Clube (2018), Amadeo Luciano Lorenzato, na David Zwirner, e Amadeo Luciano Lorenzato, na S|2, ambas em Londres (2019), e Lorenzato: Paisagens, na Gomide & Co (2022). Suas obras integram o acervo de diferentes museus e coleções públicas, como da Fundação Clóvis Salgado e do Museu de Arte da Pampulha, em Belo Horizonte, da Universidade Federal de Viçosa, da Pinacoteca de São Paulo e do MASP – Museu de Arte de São Paulo Assis Chateaubriand.
