Stoner debuterte i MotoGP-klassen i 2006 for satellitt-teamet LCR Honda, før han gikk over til Ducati, som han også ble verdensmester for, i 2007. Etter fire år hos Ducati signerte Stoner for Honda's fabrikkteam Repsol Honda. og ble verdensmester for andre gang samme år. Casey Stoner avslutter sin MotoGP-karriere etter 2012 sesongen.