KTM fa il suo esordio in MotoGP in occasione della Gara conclusiva della stagione 2016 a Valencia. A portare in pista la nuova RC16 è il collaudatore finlandese Mika Kallio. La gara si conclude con un ritiro. Nel 2017 KTM disputa l'intera stagione in MotoGP attraverso il team ufficiale KTM Factory Racing. Due moto sono affidate ai piloti ufficiali Pol Espargaró e Bradley Smith inoltre, il collaudatore Kallio disputa qualche gara come wild card. la stagione si chiude al quinto posto tra i costruttori con sessantanove punti ottenuti, davanti ad Aprilia. Nel 2018 KTM si schiera con gli stessi piloti della stagione precedente ed ancora con Kallio a disputare delle gare come wild card. Espargaró, costretto a saltare alcune gare per infortunio, conquista il primo podio di categoria terminando al terzo posto la gara conclusiva della stagione a Valencia. La stagione si conclude nuovamente al quinto posto tra i costruttori. Nel 2019 vengono messe in pista quattro motoː con il team Red Bull KTM Tech3 oltre alle due ufficiali concludendo al quinto posto tra i costruttori con 111 punti ottenuti. Nel 2020 arrivano i primi successiː