Nel 2019 rimane nello stesso team, con compagno di squadra Marcos Ramírez. Ottiene quattro vittorie (Germania, Giappone, Australia e Malesia), sei secondi posti (Qatar, Francia, Italia, Olanda, Repubblica Ceca e Thailandia), un terzo posto in Gran Bretagna, una pole position in Spagna e 279 punti iridati. Il 27 ottobre 2019 ottenendo la vittoria durante il Gran Premio di Australia conquista il campionato mondiale Moto3 con due gare di anticipo. È il primo italiano a vincere in questa categoria da quando la Moto3 ha sostituito la Classe 125. Dalla Porta è riuscito così a riportare il titolo della classe leggera all'Italia a 15 anni di distanza dall'ultimo vincitore della categoria, nell'allora classe 125, Andrea Dovizioso, inoltre eguagliando il periodo più lungo tra due italiani nella 125 avvenuto tra Carlo Ubbiali, campione nel 1960 e Paolo Pileri campione nel 1975.