Datang dengan reputasi tiga kali juara dunia di kelas premier, Lorenzo menjadi tumpuan Ducati untuk mengarungi musim 2017. Ia didampingi oleh Andrea Dovizioso, yang menjalani musim kelimanya bersama tim.

Dibekali Desmosedici GP17, Lorenzo kesulitan pada debutnya dengan Ducati di Qatar, memulai balapan dari posisi ke-12, ia hanya mampu memperbaiki satu posisi untuk finis P11.

Memulai balapan dari posisi ke-16, Lorenzo tersungkur selepas start pada MotoGP Argentina.

Setelah akhir pekan yang buruk di Argentina, Lorenzo memperbaiki hasilnya dengan finis di posisi kesembilan pada MotoGP Amerika.

Lorenzo membukukan podium pertamanya pada balapan keempat musim ini, MotoGP Jerez. Ia finis ketiga, tepat di belakang duo Repsol Honda yang dominan sepanjang akhir pekan.

Meski tidak menjejaki podium, Lorenzo yang memulai balapan dari posisi ke-16 tampil impresif untuk finis P6 di sirkuit Le Mans.

Sempat memimpin pada awal balapan, Lorenzo tidak mampu mempertahankan kecepatannya, dan finis P8, jauh di belakang Dovizioso yang memenangi balapan.

Lorenzo mulai menunjukkan potensinya bersama Ducati dengan mengendalikan awal balapan di Catalunya. Namun ia tidak dapat menjaga kecepatannya, dan harus puas finis P4.

Mungkin ini bisa jadi akhir pekan paling buruk bagi Lorenzo sepanjang karier MotoGP nya. Tak mampu menunjukkan kecepatan sepanjang akhir pekan, start dari posisi ke-21, dan tertinggal satu putaran dari mantan rekan satu timnya, Valentino Rossi, yang menang di Assen.

Memulai balapan dari posisi enam, Lorenzo menyelesaikan balapan di luar sepuluh besar.

Akhir paruh pertama, Lorenzo tercecer jauh di klasemen pembalap. Mengumpulkan 65 poin, ia duduk di posisi sembilan klasemen. Ia pun tertinggal dari Johann Zarco, Jonas Folger, dan Danilo Petrucci.

Sempat memimpin pada tiga putaran awal, Lorenzo mengalami kekacauan saat melakukan penggantian motor, dan finis di posisi ke-15.

Memulai balapan dari baris depan dan sempat memimpin 11 putaran awal, Lorenzo kehilangan podium di saat akhir setelah disalip Pedrosa.

Bertarung hingga akhir balapan di Silverstone, Lorenzo finis di posisi lima, tertinggal enam detik dari Dovizioso

Lorenzo membuang salah satu kesempatan terbaik untuk memenangi balapan setelah terjatuh ketika memimpin balapan di sirkuit Misano.

Mendominasi hampir separuh jalannya balapan di Aragon, Lorenzo harus puas finis di posisi tiga setelah dikalahkan dua kompatriotnya, Marquez dan Pedrosa.

Start dari posisi lima, Lorenzo menyelesaikan balapan di posisi keenam, 24 detik di belakang Dovizioso yang meraih kemenangan ke lima sepanjang 2017.

Lorenzo tidak mampu berbuat banyak sepanjang akhir pekan di Phillip Island, sempat terjatuh dan memulai balapan dari P16, ia finis P15.

Rekan satu timnya berjuang dalam pertarungan gelar, Lorenzo yang saat itu memimpin balapan diberi pesan 'Mapping 8' oleh Ducati untuk membantu Dovizioso memenangi MotoGP Malaysia untuk menjaga peluang gelar.

Ducati kembali meminta Lorenzo untuk memberi jalan kepada Dovizioso di ronde pamungkas, Valencia, namun ia tidak mengindahkan permintaan tersebut.

Lorenzo tidak dapat menyelesaikan balapan setelah terjatuh enam putaran sebelum finis, tak lama berselang Dovizioso terjatuh.

Sejak debutnya di MotoGP pada 2008, ini merupakan musim terburuk Lorenzo dengan peringkat tujuh klasemen dengan 137 poin, dan untuk pertama kalinya gagal memenangi balapan untuk pertama kalinya.