Yamaha Racing ha esordito nel Motomondiale nel 1961, nel 1964 arriva il primo titolo mondiale nella classe 250 con Phil Read, mentre nella classe regina, allora la 500, la prima vittoria arriva nel 1972 e il primo titolo nel 1975 con Giacomo Agostini che aveva lasciato clamorosamente MV Agusta per la casa giapponese nel 1974 sfiorando subito il titolo in quell'anno. In tutto i titoli mondiali di Yamaha nella 500 sono 10, l'ultimo nel 1992 con Wayne Rainey. Poi un lungo digiuno fino all'era della MotoGP, quando nel 2004 conquista il titolo mondiale con Valentino Rossi, passato proprio quell’anno da Honda a Yamaha e autore di una stagione memorabile. Valentino Rossi porta la casa dei tre diapason alla vittoria ben quattro volte (2004,  2005, 2008, 2009), a cui si aggiungono i tre titoli iridati conquistati da Jorge Lorenzo nel 2010, 2012 e 2015. Rossi dopo l'esperienza in Ducati resta nel team giapponese dal 2013 al 2020. Dal 2016 in avanti sono anni difficili, arrivano alcune vittorie, ma per un altro titolo occorre aspettare il 2021 e il francese Fabio Quartararo. Nel 2022 "El Diablo" prova a calare il bis in campionato, e se la prima parte della stagione è stata decisamente a suo favore, nella seconda sono arrivati i guai. Con 91 punti di margine su Francesco Bagnaia, non è riuscito a difendere il titolo, perdendolo all'ultima gara di Valencia. Il 2023 non è andato meglio, né per Quartararo né per Franco Morbidelli. Il divario tecnico con la Ducati è stato molto importante, impossibile da colmare, e Quartararo ha ottenuto solo quattro terzi posti. Tanta amarezza anche per l'italo-brasiliano, arrivato alla separazione a fine anno con la Casa di Iwata. Al suo posto nel 2024 Alex Rins, accanto a Quartararo che dà un'ultima possibilità a Yamaha.