Lombardelli tillträder den 1 juli och efterträder Ben Broadbent. Hon får en femårig mandatperiod.
"Clares imponerande karriär innebär att hon tillför en enorm mängd relevant erfarenhet och expertis till den penningpolitiska kommittén, och banken i stort, vid en tidpunkt som är av stor betydelse för den brittiska ekonomin", säger BoE-chefen Andrew Bailey.
Lombardelli har tidigare också varit chefsekonom på brittiska finansdepartementet, en tjänst hon lämnade för sin befintliga roll på OECD i maj förra året.