Jabarkan Kelas 125cc dari Marco Simoncelli

Setelah kampanye 125cc Eropa yang sukses, pada Agustus 2002, Simoncelli membuat penampilan Grand Prix pertamanya dengan Matteoni Racing, menggantikan pebalap Ceko Jaroslav Huleš yang naik ke kelas 250cc. Simoncelli, mengendarai sepeda Aprilia dengan nomor 37, berhasil finis di posisi ke-27 dalam balapan pertamanya di Brno. Dalam balapan berikutnya di Estoril, ia mencetak poin kejuaraan pertamanya dengan finis di posisi ke-13. Namun, ia gagal mencetak poin di empat balapan berikutnya dan menyelesaikan musim dengan tiga poin dari enam balapan.

Dia melanjutkan dengan Tim Balap Matteoni untuk musim penuh pertamanya pada tahun 2003. Musim itu, dia juga mulai menggunakan ikon nomor 58 pada sepedanya. Dia berhasil mencetak poin dalam enam balapan dengan hasil terbaik keempat di Valencia, balapan terakhir musim ini. Secara keseluruhan, ia mencetak 31 poin dan berada di peringkat ke-21 di klasemen kejuaraan terakhir.

Pada musim 2004, Simoncelli beralih ke tim WorldwideRace dengan nama Rauch Bravo, yang juga menjalankan motor Aprilia. Pada balapan kedua musim di Jerez, Simoncelli mencatat posisi pole pertamanya. Dalam perlombaan, yang diadakan dalam kondisi basah, Simoncelli berada di posisi kedua ketika pemimpin lomba Casey Stoner tersingkir dengan tiga lap tersisa, menyerahkan Simoncelli kemenangan pertamanya. Namun, kemenangan adalah satu-satunya podium untuk musim ini. Ia berhasil mencetak poin di tujuh balapan lainnya dengan hasil terbaik keenam. Dia berakhir di posisi ke-11 di klasemen akhir dengan 79 poin.

Simoncelli bertahan untuk WorldwideRace pada tahun 2005, kali ini di bawah spanduk Nocable.it Race. Dalam balapan pembuka di Jerez, ia berkualifikasi pertama dan kemudian memenangkan perlombaan untuk kemenangan kedua beruntun di Jerez. Meski gagal menambah kemenangan lagi musim itu, Simoncelli finis di podium pada lima kesempatan lainnya. Konsistensi membuatnya memperoleh 177 poin dan tempat kelima di klasemen akhir.