Nel 2017 KTM debutta in MotoGP, completando, con la presenza nella classe regina, una presenza nel Motomondiale iniziata nel 2004 in Moto 3, dove ha raccolto parecchi successi (primo mondiale nel 2012 con Sandro Cortese) e passata per un'esperienza in Moto2, riconfermata nel 2017. KTM nei primi anni del 2000 aveva già sviluppato un progetto per la MotoGP ma non se ne era fatto nulla, ma i motori erano stati utilizzati dalla Proton, la scuderia di Kenny Roberts Senior, senza risultati positivi. Il primo GP ufficiale per la casa austriaca è stato nel 2016 con il collaudatore Mika Kallio, sceso in pista come wild card a Valencia. Esperienza "difficile", terminata prima della bandiera a scacchi per un inconveniente tecnico. Per 2017 e 2018 i piloti sono lo spagnolo Pol Espargaro e l'inglese Bradley Smith, due ragazzi che si conoscono bene, perché compagni di squadra per tre anni nel team Tech3, a loro il compito di sviluppare la nuova RC16. Nel 2019 arriva Zarco al posto di Smith. Nella stagione 2020 al confermato Espargaró, viene affiancato l'esordiente Brad Binder. Proprio Binder, in occasione del Gran Premio della Repubblica Ceca, ottiene la prima vittoria per il team. La stagione si conclude al quarto posto tra i costruttori e al terzo nella classifica a squadre. Per la stagione 2021 viene riconfermato il sudafricano Brad Binder e arriva  Miguel Oliveira al posto di Pol Espargaró, Oliveira ottiene la sua terza vittoria in MotoGP al Gran Premio di Barcellona mentre Binder coglie il secondo successo al gran premio d'Austria. La stagione si conclude col sesto posto nella classifica a squadre. Il 2022 non è stato un anno brillante per la marca austriaca, ma Binder è riuscito a portare la sua KTM ai piedi della top 5 iridata. Nel 2023 il sudafricano continuerà a portare questi colori, accanto al nuovo arrivato Jack Miller.