Fratello di papa Clemente X, studiò Diritto e nel 1623 fu nominato vescovo di Camerino, diocesi cui rinunciò 4 anni dopo in favore del fratello minore Emilio, per fare migliore carriera alla corte pontificia; nel 1643 fu nominato cardinale e vescovo di Todi.

Qui è ricordato perché nel 1650, con alcuni fratelli, diede inizio ai lavori che realizzarono palazzo Altieri in piazza del Gesù; Lorenzo Altieri e Vittoria Delfini ebbero ben 16 figli, di cui 12 arrivarono alla maggiore età, 6 maschi e 6 femmine.