Sein Debüt in der MotoGP-Klasse gab Rins in der Saison 2017 im Suzuki-Werksteam und wurde 16. in der Weltmeisterschaft. Im Jahr 2018 wurde er WM-Fünfter und stand fünfmal auf dem Podium. Im April 2019 konnte Rins beim Grand Prix of The Americas sein erstes Rennen in der Königsklasse gewinnen und damit nach Marc Márquez der erst zweite Sieger in der bis dahin siebenjährigen Geschichte dieses Rennens. Im weiteren Saisonverlauf gewann Rins den Großen Preis von Großbritannien durch ein Fotofinish gegen Márquez, als er ihn nach der letzten Kurve noch überholte.