Engagée par l’écurie ShellSPORT Luxembourg sur la Lola T330 Chevrolet, Lombardi dispute le Rothmans European Formula 5000 Championship avec le numéro 208, la fréquence de Radio Luxembourg, sponsor de l’équipe. Elle termine 5e du championnat avec 88 points, derrière le champion Bob Evans (193 points) et devant David Hobbs (81). Le site officiel de la pilote la classe 4e, mais la table finale du championnat établit la 5e place (divergence documentée). Cette saison complète face aux spécialistes de la discipline la crédibilise au niveau international : March Engineering l’engagera en championnat du monde pour la saison suivante.

Avant même la fin de sa saison de Formule 5000, Lombardi tente sa chance au Grand Prix de Grande-Bretagne, à Brands Hatch. Elle dispose d’une Brabham BT42 privée, prêtée par une écurie britannique, avec le soutien de l’Automobile Club d’Italia. Elle porte le numéro 208, en écho à la fréquence de Radio Luxembourg ; le numéro le plus élevé jamais attribué en championnat du monde. Une boîte de vitesses cassée lors de la dernière séance qualificative la prive de qualification. Aucune femme n’avait pris le départ d’un Grand Prix depuis Maria Teresa de Filippis en 1958 ; il faudra attendre 1975 pour que Lombardi y parvienne.

March Engineering l’engage pour la saison 1975, avec le parrainage de Lavazza. Au volant de la March 741, Lombardi se qualifie 26e du Grand Prix d’Afrique du Sud et devient la première femme au départ d’un Grand Prix de championnat du monde depuis Maria Teresa de Filippis en 1958, et la deuxième de l’histoire à s’être qualifiée. Sa course s’arrête sur une chute de pression d’essence. La saison sera la plus complète de sa carrière : 12 engagements, 10 départs et une seule non-qualification, à Monaco, après un accident aux essais qui endommage sa voiture.

Partie 24e sur la March 751, Lombardi occupe la sixième place quand la direction de course arrête le Grand Prix d’Espagne au 29e tour ; la Hill GH1 de Rolf Stommelen vient de perdre son aileron arrière et de basculer par-dessus les barrières, tuant quatre spectateurs. La distance parcourue étant inférieure aux trois cinquièmes prévues, le barème de points est divisé par deux pour l’ensemble des pilotes classés. La sixième place de Lombardi lui rapporte donc 0,5 point. Aucune autre femme n’a inscrit de point en championnat du monde de Formule 1. Ce résultat, acquis dans des circonstances tragiques, restera le plus cité de sa carrière.

Trois mois après Montjuïc, Lombardi signe le second meilleur résultat de sa carrière au Grand Prix d’Allemagne. Partie 25e sur la March 751, elle termine 7e sur la Nordschleife, à une place des points, cette fois sur la distance complète de l’épreuve. Elle finira aussi 14e à Zandvoort et 17e en Autriche, sous la pluie qui écourte la course gagnée par son équipier Vittorio Brambilla. La saison expose aussi la fragilité de son matériel : cinq abandons en douze départs, sur des causes mécaniques comme le moteur à Zolder ou l’allumage à Silverstone. Au championnat, elle se classera 21e. Un engagement ponctuel sur la Williams FW04 à Watkins Glen, en fin de saison, s’achèvera sans départ sur un problème d’allumage.

Sa saison 1976 commence au Brésil sur la March 761 d’usine : 14e après un départ en 22e position, avant que March ne la remplace par Ronnie Peterson. Passée chez RAM Racing sur une Brabham BT44B de l’année précédente, elle échoue en qualification à Brands Hatch. Au Nürburgring, le matériel de l’équipe est saisi par la police le vendredi, à la demande de l’ex-pilote Loris Kessel en litige avec RAM : aucun départ possible. En Autriche, elle prend son dernier départ et termine 12e, à quatre tours du vainqueur John Watson. À la date de rédaction, aucune femme n’a terminé de Grand Prix de championnat du monde depuis cette course.

Lombardi court quatre fois les 24 Heures du Mans. En 1975, l’Alpine A441 partagée avec Marie-Claude Beaumont abandonne. En 1976, la Lancia Stratos HF Turbo numéro 3, partagée avec Christine Dacremont, termine 20e au général et 2e de la classe GTP. En 1977, associée à Christine Beckers sur l’Inaltera LM numéro 2, elle décroche la 11e place au général et la 4e de sa classe, au sein d’un équipage entièrement féminin. Sa dernière participation, en 1980 sur l’Osella PA8-BMW numéro 28 de la Scuderia Torino Corse avec Mark Thatcher, fils de la Première ministre britannique, s’achève sur un accident après 157 tours ; Lombardi avait signé le meilleur temps de qualification de l’équipage, en 4 min 05 s 5.

Invitée par la NASCAR, qui prend ses frais en charge, Lombardi s’aligne au Firecracker 400, sur le Daytona International Speedway, en Winston Cup. Partie 29e, elle est classée 31e après la rupture de son pont arrière. Janet Guthrie et Christine Beckers figurent aussi sur la grille : c’est la première course de Cup avec trois femmes au départ depuis 1949. L’incursion restera sans lendemain dans sa carrière, mais elle illustre la circulation des pionnières entre les disciplines : Beckers était sa coéquipière du Mans un mois plus tôt.

Devenue pilote régulière des sport-prototypes Osella, Lombardi remporte les 6 Heures de Pergusa, la Coppa Florio, disputées à Enna sur l’Osella PA7-BMW partagée avec Enrico Grimaldi : départ en première ligne, meilleur tour en course, victoire. Elle devient la première femme à remporter une épreuve d’un championnat du monde sanctionné par la FIA, en l’occurrence une manche du championnat du monde des marques. La même saison, elle gagne les 6 Heures de Vallelunga avec Giorgio Francia, avec quatre tours d’avance sur le deuxième. Le championnat 1979 ne classant que les constructeurs, aucun classement pilotes n’existe pour situer sa saison : le titre mondial pilotes en endurance ne sera créé qu’en 1981.

Aux 6 Heures de Mugello, l’Osella PA9-BMW numéro 14 qu’elle partage avec Giorgio Francia s’impose devant la Porsche 935 K3 privée de John Cooper et Dudley Wood. Lombardi termine 7e du championnat du monde d’endurance pilotes avec 101 points, Francia 5e à égalité de points (divergence documentée sur ce classement). Suivent environ six saisons de tourisme avec le Jolly Club : victoires de classe à Pergusa et Donington sur l’Alfetta GTV/6 en 1982, le plus souvent en équipage avec Anna Cambiaghi, des gains de la classe Groupe 2 qui contribuent au titre constructeurs d’Alfa Romeo, puis une dernière saison en 1987 sur la Ford Sierra RS Cosworth. En 1989, elle fonde l’écurie Lombardi Autosport avec Giusy Remondi. Elle meurt le 3 mars 1992 à Milan, d’un cancer du sein, 23 jours avant son 51e anniversaire.