Nel 2018 rimane nello stesso team, con compagno di squadra Luca Marini. Ottiene una vittoria in Qatar e si ripete in Texas. Giunge terzo in Spagna. In Francia e Olanda vince dopo essere partito dalla pole position. In Repubblica Ceca giunge terzo. In Austria vince dopo essere partito dalla pole position. In Gran Bretagna ottiene la pole position, ma la gara viene cancellata perché l'asfalto non drenava la pioggia. Nel Gran Premio di San Marino vince dopo essere partito dalla pole position. In Aragona giunge secondo. Vince in Thailandia, ottenendo così, grazie anche al secondo posto di Luca Marini, la prima doppietta in gara per lo SKY Racing Team VR46. In questa circostanza inoltre, Bagnaia ottiene la vittoria numero 800 per un pilota italiano nel Motomondiale. Vince in Giappone dopo essere partito dalla pole position.