2011-ben már a Moto2-ben versenyzett. Ebben a kategóriában is Indianapolis hozta el számára az áttörést, ugyanis itt is ezen a versenyen állhatott fel először a dobogóra, ugyanis második lett. Előtte igen hektikus teljesítményt nyújtott, többször kiesett, valamint ezen kívül sem mindig tudott pontot szerezni. Ezt követően kiegyensúlyozottabb lett, és az utolsó előtti, maláj futamon ismét felállhatott a dobogóra. 2012-ben nagyot sikerült előrelépnie, ugyanis rögtön a második hétvégén meg tudta szerezni első győzelmét a kategóriában. Bár honfitársára, Marc Márquezre nem jelentett veszélyt a világbajnoki címért folytatott harcban, a második helyet magabiztosan szerezte meg Andrea Iannone előtt. 2013 már róla szólt, ugyanis Márquez ekkor már a királykategóriában szerepelt. Espargaró végül kényelmes előnnyel szerezte meg első világbajnoki címét, ugyanis a második helyezett Scott Redding is negyvenpontos lemaradásban volt hozzá képest.