A principios de la década de los treinta se populariza en la radio su canción María Elena (también conocida como Tuyo es mi corazón), grabada mundialmente e interpretada por importantes agrupaciones y cantantes del momento tales como la orquesta de Glenn Miller con la que llegan al primer lugar de popularidad en Estados Unidos, lo que los obliga a realizar una gira por ese país y otros más de Centro y Sudamérica.

Cabe destacar que la música de dicho tema es escuchada por primera vez en EUA como fondo de la película Bordertown, en 1935, un año antes de su aparición en la cinta mexicana María Elena.

A partir de entonces la fortuna le sonríe a Lorenzo; realiza la música para 21 películas en nuestro país, entre ellas Allá en el rancho grande, mientras que en Hollywood actúa en 17 filmes, 16 de los cuales también musicaliza.

La creatividad de Lorenzo Barcelata no conoció fronteras, su obra destaca en un momento histórico en el que, por un lado, el México posrevolucionario buscaba un símbolo de unión e identidad y, por el otro, la radio se establecía como medio masivo de comunicación y el cinematógrafo se volvía sonoro (1931), factores que abrieron nuevas posibilidades a la música.

Entre sus canciones más reconocidas figuran María Elena, Amanecer ranchero, Por ti aprendí a querer, Errante, Vuela vuela palomita, Caña de azúcar, Tú ya no soplas, Paula que buena estás, Jalisco nunca pierde (estas últimas cinco en coautoría con Ernesto Cortázar), El coconito, El cascabel, El chinchorro, Quiéreme chiquita, Cubanacan, De Veracruz, El arreo, Pajarillo manzanero, El siquisiri, Espejito, Coplas del caballo palomo (tema con letra de Antonio Guzmán) y El toro Coquito, entre muchas otras.

El maestro Barcelata falleció el 13 de julio de 1943 en la Ciudad de México. Sus restos reposan en el Panteón Español.

Años después de su muerte, en 1977, su canción El Cascabel fue seleccionada junto a obras musicales de todo el mundo para representar los sonidos de la Tierra en un disco de gramófono enviado al espacio exterior, a bordo de las misiones Voyager.

En 2010 Lorenzo Barcelata fue galardonado por la Sociedad de Autores y Compositores de México con el Reconocimiento Póstumo Juventino Rosas, que honra a los autores fallecidos cuya obra ha traspasado las fronteras, trascendiendo en el tiempo y permaneciendo vigente hasta nuestros días para gloria de México en el mundo.