Zur Saison 2021 stieg Acosta in die Moto3-Klasse der Motorrad-Weltmeisterschaft auf, wo er im Team "Red Bull Ajo KTM" antritt. Bereits beim ersten Saisonrennen, dem Großen Preis von Katar auf dem Losail International Circuit, gelang ihm mit Rang zwei hinter Jaume Masiá der erste Podestplatz. Eine Woche später beim Großen Preis von Doha – wiederum in Losail – fuhr Acosta seinen ersten Grand-Prix-Sieg ein, obwohl er aufgrund einer Strafe aus der Boxengasse gestartet war. Dies war bis dahin noch nie einem Fahrer in der kleinsten Klasse geglückt. Auch den Großen Preis von Portugal sowie den Großen Preis von Spanien entschied Acosta für sich.