Professionista nel 1974 al 1989, si mise subito in luce al Giro d'Italia sfidando il “Cannibale” Eddy Mercky, attaccandolo nella tappa con arrivo alle Tre Cime di Lavaredo e sfiorando la maglia rosa: Baronchelli fu secondo in quel Giro, con soli 12 secondi di ritardo da Merckx.

Nel corso della sua carriera fu più volte sul podio del Giro, vestendo per alcuni giorni la maglia rosa nel 1986. Le sue vittorie più importanti sono senza dubbio i due Giri di Lombardia (1977 e 1986), ma sono da segnalare anche il GP di Francoforte (1980) e i sei successi consecutivi al Giro dell'Appennino.

“Gibì” ottenne anche la medaglia d'argento al Campionato del Mondo del 1980, considerato uno dei più duri della storia, dietro al francese Bernard Hinault.