Sökjätten köpte Motorola 2012 men lyckades inte få de smarta telefonerna att konkurrera på marknaden.
– Google har fått det de ville ha och behövde från Motorola – de har patenten, utvecklingsförmågan och inblick i mobilmarknaden, säger analytikern Jack Gold.
Aktierna i Lenovo sjönk med mer än åtta procent i Hongkong sedan köpet blev känt.
Beslutet, kommer en vecka efter att det kinesiska bolaget köpte amerikanska IBM:s enhet för enklare servrar, och investerarna oroar sig för Motorolas lönsamhet.