Pada MotoGP 2001, 2002, dan 2003 Rossi menjadi juara dunia. Akan tetapi, kegemilangannya itu harus diakhiri dengan konflik internal dengan direksi Honda.
- Juara Dunia Empat Kali dengan Yamaha
Akhirnya, Rossi memilih hengkang dari Honda dan memutuskan bergabung dengan Yamaha pada 2004. Meski berganti tim, Rossi justru makin melebarkan sayapnya.
Pada tahun yang sama, Rossi langsung menyabet gelar juara dunia MotoGP. Ia pun meneruskan tren positif itu dengan merengkuh tiga gelar juara lagi (2005, 2008, dan 2009).
- Mulai Kesulitan Naik Podium sejak MotoGP 2011 Hingga Sekarang
Perjalanan Rossi perlahan-lahan mengalami penurunan semenjak memasuki usia 31 tahun, tepatnya pada 2010 silam. Pada musim itu, ia hanya berakhir di posisi ketiga klasemen akhir.
Pada tahun berikutnya, ia makin menurun. Ia pun sempat berganti tim dengan bergabung ke Ducati pada 2011-2012. Akan tetapi, ia justru mengalami musim terburuknya dengan tidak pernah sekali pun meraih kemenangan bersama Ducati.