Etter Ferrari ble Lampredi ansatt hos Fiat, hvor han ledet selskapets motorutvikling frem til 1977. Det var her han utviklet sine Twin Cam og DOHC-motorer for Fiat, som skulle sitte under panseret i Fiat-modeller i mer enn 32 år fremover. Han ledet også Fiats motorsportavdeling, Abarth, fra 1973 til 1982.