[[File:Musetti Lorenzo.jpg|thumb|left|Lorenzo Musetti al [[Piemonte Open 2024]]]]
Dopo sei sconfitte consecutive, torna a vincere all'ATP 250 di [[Hong Kong Tennis Open ATP 2024 - Singolare maschile|Hong Kong]],<ref>{{Cita web|url=https://sport.sky.it/tennis/2024/01/02/atp-hong-kong-2024-musetti-wong-risultato|titolo=Musetti ritrova la vittoria: Wong ko in 2 set |data=2 gennaio 2024 |accesso=12 luglio 2024}}</ref> battendo all'esordio la wild card locale [[Coleman Wong]] e perdendo l'incontro successivo. Ad [[Adelaide International 2024 - Singolare maschile|Adelaide]] supera all'esordio [[Jordan Thompson|Thompson]] per poi perdere contro [[Aleksandr Bublik]]. Alla sua terza partecipazione vince il suo primo incontro nel tabellone principale degli [[Australian Open 2024 - Singolare maschile|Australian Open]] battendo [[Benjamin Bonzi]] salvo perdere contro [[Luca Van Assche]] al turno successivo in cinque set. Prosegue la sua striscia negativa su cemento non andando mai oltre il secondo turno nei successivi cinque tornei, compreso il Masters 1000 di [[Indian Wells Open 2024 - Singolare maschile|Indian Wells]]. Di rilievo è la finale raggiunta in doppio assieme a [[Lorenzo Sonego]] all'ATP [[Qatar Open ATP|di Doha]] dove perdono contro [[Jamie Murray]] e [[Michael Venus]]. A [[Miami Open 2024 - Singolare maschile|Miami]] rompe il trend sconfiggendo nei sedicesimi di finale il top 20 [[Ben Shelton]], tornando a vincere due incontri consecutivi dopo oltre 6 mesi. Negli ottavi si arrende a [[Carlos Alcaraz]].
[[File:2024 Summer Olympics men's singles tennis tournament's podium, 2024-08-04 (35) (cropped).jpg|thumb|Musetti premiato con la medaglia di bronzo nel [[Tennis ai Giochi della XXXIII Olimpiade - Singolare maschile|singolare maschile]] ai Giochi olimpici di {{OE|tennis|2024}}]]
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| align="left" bgcolor="#ccccff" |{{Bandiera|HKG}} [[Hong Kong Open|Hong Kong]]
| colspan="5" style="color:#ccc" |Non disputato
| bgcolor=afeeee |[[Hong Kong Tennis Open ATP 2024 - Singolare maschile|2T]]
| style="background:#ffebcd;" |[[Hong Kong Tennis Open ATP 2025 - Singolare|QF]]
