Kariernya di kelas 250cc pun resmi berakhir pada tahun 2009 setelah Espargaro bergabung Pramac Racing untuk MotoGP 2010 untuk menggantikan Niccolo Canepa.
Di kelas MotoGP bersama Pramac pada 2010, Espargaro berada dalam satu tim bersama Mika Kallio dan mengakhiri musim debutnya di MotoGP dengan menduduki tempat ke-14 dengan 65 poin.
Hanya setahun di MotoGP, Espargaro memutuskan turun kembali ke Moto2, di mana ia bergabung dengan Pons HP 40 dan mengakhiri musim 2011 dengan duduk di tempat ke-12 dengan 76 poin.
Pada 2012, Espargaro kembali ke MotoGP dan bergabung Power Electronics Aspar hingga 2013. Setelahnya ia bergabung NGM Forward Racing pada 2014.
Usai membela pabrikan Yamaha, Espargaro bergabung Team Suzuki Estcar pada 2015 dan mengendarai pabrikan asal Jepang itu selama dua musim di MotoGP.
Pada 2017, Espargaro memutuskan kembali ke pangkuan Aprilia dengan bergabung Aprilia Team Racing Gresini. Di tim ini lah, dirinya bertahan cukup lama hingga 2021.
Di tahun 2021 itu, Espargaro mencatatkan torehan apik dengan membawa Aprilia naik podium untuk pertama kalinya saat membalap di Sirkuit Silverstone, Inggris.
Sumbangsih Espargaro untuk Aprilia tak hanya ada di trek saja. Di luar trek, ia mampu membawa Maverick Vinales ke Aprilia pada jelang akhir musim MotoGP 2021.
Kontributor: Zulfikar Pamungkas
Baca Juga: Trek Sirkuit Mandalika Kotor, MGPA Tunggu Hasil Final Investigasi Dorna