Pada tahun 2015 Jorge Lorenzo kembali mengalami pertarungan sengit dengan rekan setimnya Valentino Rossi. Awal musim yang kurang mulus bagi Lorenzo, ia hanya finis ke-4 di Qatar dan Amerika Serikat, bahkan di Argentina Lorenzo hanya finis di posisi 5 yang membuat ia harus tertinggal 29 poin dari Rossi. Di balapan berikutnya Lorenzo mulai bangkit dan ia berhasil meraih kemenangan beruntun di Circuito de Jerez, Le Mans, Sirkuit Mugello, dan Sirkuit Catalunya dan ia akhirnya memangkas jarak poin dengan hanya selisih 1 poin dari Rossi. Di Assen ia finis ke-3 sementara di Sachsenring ia hanya finis ke-4. Di paruh kedua musim pertarungan semakin memanas antara Jorge Lorenzo dan Valentino Rossi. Lorenzo kembali menang di Automotodrom Brno dan ia memiliki poin yang sama dengan Rossi yaitu 211 poin. Hasil kurang memuaskan terjadi saat Lorenzo hanya finis ke-4 di Sirkuit Silverstone dan harus terjatuh di San Marino. Persaingan semakin memanas saat tiba di Sirkuit Phillip Island. Balapan berlangsung dengan sengit yang melibatkan Marc Márquez, Jorge Lorenzo, Andrea Iannone, dan Valentino Rossi. Lorenzo berhasil finis ke-2 di Sirkuit Internasional Sepang tetapi saat itu ia merasa tidak senang karena ia dituduh oleh Rossi mendapat bantuan dari Marquez. Pada balapan terakhir yang berlangsung di Valencia menjadi tempat penentuan juara dunia Motogp 2015, Lorenzo start di posisi pertama sementara Rossi harus puas Start di posisi akhir setelah ia mendapat penalti dari Race Direction akibat ia sengaja menjatuhkan Marc Márquez pada balapan di Sirkuit Internasional Sepang. Lorenzo tak terkejar dari awal balapan membuat ia meraih kemenangan disana sekaligus di nyatakan sebagai juara dunia Motogp 2015. Setelah melakukan penyelidikan, akhirnya pihak Dorna Sports mengumumkan bahwa tidak ada bukti kecurangan dari pihak manapun yang sengaja membantu Lorenzo meraih gelar juara dunia dan Lorenzo di anggap sah mendapatkan gelar juara Motogp 2015. .