Baldini is de enige renner in de geschiedenis die een olympische titel, een grote ronde en een wereldtitel op zijn palmares heeft. In 1956 won hij de olympische wegrit in Melbourne, in 1958 werd hij eindwinnaar in de Giro en datzelfde jaar veroverde hij in Reims de regenboogtrui. Hij was toen nog maar 25 jaar oud. Hij werd ook twee keer nationaal kampioen (1957 en 1958) en is een voormalig werelduurrecordhouder (46,393 km in 1956). In de Tour de France eindigde hij twee keer in de top tien (6e in 1959, 8e in 1962). 

“De Trein van Forli” was profrenner van 1957 tot 1964 en reed uitsluitend voor Italiaanse teams: Legnano, Ignis, Cynar en Salvarini. Na zijn wielerloopbaan, waarin hij 28 profzeges boekte, ging hij aan de slag als sportdirecteur en werd hij voorzitter van de Italiaanse wielerbond.