La sua carriera di pallanuotista è stata legata a Pro Recco (con cui vinse due scudetti), Rari Nantes Florentia (della quale è stato il capitano) e Camogli.
Dal 1973 al 1983 è stato allenatore della nazionale italiana di pallanuoto, con la quale vinse il mondiale 1978 ed ottenne un secondo posto alle Olimpiadi 1976, oltre ad un terzo posto al mondiale 1975 ed agli europei 1977
«Titolo mondiale 1978» — Roma, 19 dicembre 2018.[3]
Il 3 novembre 2018 Gianni Lonzi ebbe una pergamena dalle autorità del comune di Firenze, che lo identificarono quale cittadino che compì atti eroici per salvare molte persone durante l'alluvione di Firenze del 4 novembre 1966.[4][5][6]
Nel 2009 è stato inserito nella International Swimming Hall of Fame