I risultati positivi ottenuti in tre stagioni in Moto2, seppur non coronati dalla vittoria nel mondiale, portano Andrea Iannone nel 2013 alla MotoGP, con il Pramac Racing Ducati, squadra satellite di Ducati. Una stagione, come anche quella seguente, costellata da sfortuna e vari infortuni che comunque non gli impediscono di terminare spesso le gare nei primi cinque. Dal 2015 Iannone è finalmente sulla Ducati ufficiale, a fianco di Andrea Dovizioso e disputa una stagione positiva: ottiene una pole position e il secondo posto al GP del Mugello: un podio tutto italiano, dietro Valentino ma davanti al suo compagno di squadra. A fine stagione ottiene il quinto posto nella classifica piloti, nonché la soddisfazione di essere il miglior ducatista. Nel 2016 è il suo ultimo anno nel team Ducati e coglie la sua prima vittoria in MotoGP nel GP d'Austria. Nel 2017 il passaggio in Suzuki non porta i risultati sperati, Iannone è protagonista di una stagione deludente, va un po' meglio nel 2018. Nel 2019 ilpassaggio ad Aprilia.