開幕戦カタールGPは7位に終わり、ウェットレースとなった第2戦スペインGPでは2位争い中に転倒、ケーシー・ストーナーを巻き込んでリタイヤに追いやるミスを犯すが、自身は5位でレースを終えた。続くポルトガルGPも5位に終わるが、第4戦フランスGPでは移籍後初となる3位表彰台を獲得する。これはダニ・ペドロサとマルコ・シモンチェリが接触、ペドロサはリタイアしシモンチェリはライドスルーのペナルティを受けたための結果であった。これ以降はトップ争いには絡めない状況が続き、第7戦ダッチTTからは翌2012年シーズン用の1000ccプロトタイプマシン（デスモセディチGP12）に従来の800ccエンジンを積んだニューマシン「GP11.1」を投入したが、事態が大きく好転することはなかった。完走はするものの表彰台に上ることはできず、第15戦日本GPではホルヘ・ロレンソ、ベン・スピーズと接触しシーズン初のリタイアを喫した。この接触でロッシは指を骨折した。続く第16戦オーストラリアでもレース中盤にクラッシュしてリタイアした。第17戦マレーシアでは予選を9位で通過した物の、決勝では2周目に転倒したマルコ・シモンチェリがコーリン・エドワーズのマシンに激突、その後を走っていたロッシもシモンチェリの頭部に衝突した。シモンチェリはこの事故による負傷で死亡し、レースはキャンセルとなった。最終戦のバレンシアGPでもロッシは転倒したアルバロ・バウティスタに巻き込まれ、ヘイデン、ランディ・ド・プニエと共にリタイアする。