Campione italiano Superstock nel 2011 con Ducati, l'anno successivo Danilo Petrucci debutta nel Motomondiale con il team IodaRacing Project, inizialmente su moto Ioda, poi, da metà stagione, su una Suter-BMW con cui proseguirà anche l'anno successivo. Tutto da dimenticare il 2014: “Petrux” passa alla ART, ma oltre alla mancanza di test invernali che gli consegnano una moto poco competitiva, l'infortunio a un polso gli pregiudica la stagione. Nel 2015 la svolta, il passaggio al team Pramac, squadra satellite di Ducati, e subito un grande secondo posto sul bagnato a Silverstone e tante buone prestazioni nella top ten. Il 2016 invece è stata una stagione difficile, condizionata da un infortunio che l'ha tenuto fuori nei primi GP. Nel 2017, ancora in Ducati Pramac, Petrucci ha a disposizione una Desmosedici GP17 ufficiale con cui ottiene tre podi e l'ottavo posto in classifica. Nel 2018 è di nuovo in Pramac con un'altra annata abbastanza positiva. Nel 2019 il grande salto nel team ufficiale Ducati con un buon inizio ma una seconda parte di stagione deludente. Nel 2020 cerca la conferma nel team ufficiale Ducati. La stagione non è facile anche se arriva la vittoria al GP di Francia. Per il 2021 è sancito il passaggio a KTM, scuderia Tech 3.