7 czerwca 2019 został zawodnikiem Napoli, z którym podpisał kontrakt do 2024. 24 sierpnia 2019 rozegrał pierwsze spotkanie dla nowego klubu, występując w meczu z Fiorentiną. W kolejnym meczu, rozegranym 31 sierpnia z Juventusem (3:4), Di Lorenzo zdobył swoją pierwszą bramkę w barwach Napoli. 4 grudnia 2021 wystąpił w meczu z Atalantą, który był jego 100. w Napoli we wsystkich rozgrywkach. 14 lipca 2022, po odejściu Lorenzo Insigne i Kalidou Koulibaly'ego, został ogłoszony kapitanem drużyny. 4 października 2022 strzelił swoją pierwszą bramkę dla Napoli w europejskich pucharach, trafiając w meczu Ligi Mistrzów przeciwko Ajaxowi (6:1). 12 listopada 2023 rozegrał 200. mecz w barwach Azzurrich, którzy przegrali 1:0 mecz przeciwko Empoli.
Kariera reprezentacyjna W reprezentacji Włoch zadebiutował 15 października 2019 w wygranym 5:0 meczu przeciwko reprezentacji Liechtensteinu.