1956 en 1958 waren zijn topjaren. In 1956 won Ercole Baldini goud op de Olympische Spelen van Melbourne nadat hij bij de amateurs het werelduurrecord op 44,870 km bracht. In september van datzelfde jaar verbrak hij op de Vigorelli-wielerbaan in Milaan het werelduurrecord van Jacques Anquetil dat hij op 46,394 km. Hij was dus een verre voorloper van Filippo Gana.

In 1957 werd hij prof bij Legnano en werd niet alleen Italiaans kampioen maar won meteen aan de zijde van Fausto Coppi ook de Trofeo Baracchi, een koppeltijdrit.

In 1958 werd hij opnieuw nationaal kampioen, maar daarbovenop werd de ook in het WK van Reims na een solo wereldkampioen. Het zilver was voor Louison Bobet, het brons voor André Darrigade. Daarbovenop won hij de Ronde van Italië en vier ritten. In 1959 werd hij zesde in de Tour. Drie jaar later werd Baldini nog eens achtste in de eindstand. De ‘Forli-trein’ eindigde zijn carrière in 1964 bij Salvarini, het team van Vittorio Adorni waarvoor een jaar later ook Felice Gimondi zou rijden. (hc)