Quartararo was aan het begin van zijn Grand Prix-carrière al een veel getipte naam. De coureur uit Nice maakte in 2015 op 15-jarige leeftijd zijn debuut in de Moto3, nadat de minimumleeftijd van 16 jaar dat jaar was geschrapt. Als FIM CEV Moto3 kampioen van 2013 en 2014 werd de Fransman vanaf het begin als een titelbedreiging beschouwd.
Quartararo maakte vanaf het begin indruk en stond hij al op het podium in zijn tweede race, op het Circuit of The Americas. Hij herhaalde deze prestatie in Assen nadat hij zowel in Jerez als Le Mans de pole had veroverd. Een enkelblessure brak het jonge talent aan het einde van het seizoen op, maar hij wist desondanks het seizoen op de 10e plaats te eindigen.
Hij behaalde in 2016 de 13e plaats met het Leopard Racing-team in de Moto3 en herhaalde deze ranking in 2017 met Paginas Amarillas HP40 in Moto2, opnieuw zonder podiumplaatsen. Zijn indrukwekkende tempo tijdens zijn debuut in de tussenklasse stelde hem echter in staat om voor zijn tweede seizoen naar het Speed Up Racing-team te verhuizen.
In 2018 maakte hij grote stappen in de Moto2. Hij pakte zijn eerste pole en won de GP op het Circuit de Catalunya, finishte tweede op het TT Circuit en eindigde uiteindelijk in de top 10 in het eindklassement. In augustus 2018 kwam het opmerkelijke nieuws dat Quartararo zich in 2019 bij Franco Morbidelli zou voegen bij het nieuw opgerichte Yamaha-satellietteam Petronas Yamaha SRT, een move waar menig criticaster vraagtekens bij stelde.
Wat volgde in 2019 was ronduit opmerkelijk. El Diablo wilde degenen die aan hem twijfelden laten zien waartoe hij werkelijk in staat was. Hij legde de nee-zeggers het zwijgen op door maar liefst zeven podia en zes polepositions te veroveren. Hij sloot het seizoen af als Rookie of the Year, winnaar van het Independent Riders' Championship en vijfde in het algemene Wereldkampioenschap.
Het enige wat hij z'n debuutjaar had gemist was een zege in de MotoGP, dat werd zijn belangrijkste doel voor 2020. Ondanks de kalenderwijzigingen als gevolg van de wereldwijde coronapandemie, duurde dat niet lang. Quartararo domineerde in juli in Jerez en opende zijn campagne met een dubbele overwinning.
In Catalunya behaalde hij zijn derde overwinning, maar hij had moeite om dezelfde prestatie door te trekken tot het einde van het seizoen. Echter, over een totaal van 14 GP's behaalde hij negen starts op de eerste rij, waarvan vier polepositions. De snelheid zat er dus duidelijk in, het enige waar het aan had ontbroken was consistentie, dus dat was zijn doel voor het komende seizoen.
In 2021 vervulde Quartararo twee van zijn dromen in één seizoen: in de voetsporen treden van zijn idool Valentino Rossi door lid te worden van het Monster Energy Yamaha MotoGP-team en MotoGP-wereldkampioen te worden.
De verwachtingen waren hooggespannen aan het begin van het seizoen. In zijn eerste race voor het fabrieksteam bracht hij het tot de 5e plaats, maar was een week later tijdens de tweede race in Qatar gebrand op een beter resultaat. In de kwalificatie kwam dat er met een vijfde plaats op de grid nog niet uit, maar een dag later behaalde hij wel zijn allereerste overwinning met het Factory Team.
De nummer 20 rijder liet daarna zien dat zijn eerste topresultaat geen toevalstreffer was door de ook volgende ronde in Portimão te winnen en had de volgende race in Jerez de hattrick kunnen scoren als de overwinning niet door armpomp uit zijn armen was geglipt. Dankzij zijn doorzettingsvermogen finishte hij de race op de 13e plaats, zijn laagste resultaat van het hele seizoen.
Een week nadat hij aan zijn onderarm was geopereerd stond zijn thuisrace in Le Mans op de kalender, waar hij de natte omstandigheden wist te overwinnen en voor eigen publiek de race op het podium finishte.

Twee weken later maakte El Diablo ontzettend veel indruk door in het hol van de leeuw, het circuit van Mugello dat Ducati als een van zijn thuiscircuits rekent, zijn derde overwinning van het seizoen te realiseren. Dat op een circuit dat niet als Yamaha circuit te boek staat.
In de Catalaanse Grand Prix leek Quartararo opnieuw voor de overwinning te kunnen strijden, maar na zich voor de vijfde keer op rij op de pole position te hebben gekwalificeerd pakte de race anders uit. Na lange tijd de leiding in handen te hebben gehad leek hij genoegen te moeten nemen met de derde plaats, maar kreeg twee tijdstraffen van 3 seconden aan zijn broek voor het openritsen van zijn pak en het afsnijden van het circuit.
Twee weken later imponeerde Quartararo op de Sachsenring, waar hij op 11 duizendste van zijn landgenoot Johann Zarco zijn zesde pole position op rij misliep, maar er wel een derde plaats uit wist te persen op het circuit dat Yamaha nooit goed gezind is geweest.
Het TT Circuit Assen daarentegen wel en daar pakte hij een week later een overwinning om de eerste seizoenshelft zo goed mogelijk af te sluiten. Toen maakte teamgenoot Maverick Viñales er een nog gedenkwaardigere dag van voor het Monster Energy Yamaha MotoGP Team. Hij behaalde de tweede plaats en behaalde daarmee een 1-2 voor het Factory Team - de eerste sinds de GP van Argentinië in 2017 - en daarmee Yamaha's 750e en 751e podiumplaats in de koningsklasse.
Na de zomerstop stond de back-to-back op de Red Bull Ring op de kalender, het Oostenrijkse circuit bij Spielberg waar Ducati sinds de eerste race dominant is geweest en ook het thuiscircuit voor Red Bull KTM dat daar in 2020 wist te winnen. Quartararo wist dat hij hier de schade zoveel mogelijk zou moeten zien te beperken en deed dat met verve door er de eerste race een derde plaats uit te persen. In de tweede race was hij opnieuw op jacht naar een podium, toen de regen in de slotfase een streep door dat plan trok.
De Britse Grand Prix was Quartararo weer helemaal in z'n element. Gestart vanaf de derde plaats op de grid, op slechts 36 duizendste van Pol Espargaro op de pole nam de Monster Energy Yamaha MotoGP coureur in de vijfde ronde de controle in de race, finishte op ruime afstand van 2019 winnaar Alex Rins en verliet Silverstone met een voorsprong van 65 punten in het kampioenschap.
Het fabrieksteam ging vol vertrouwen de volgende ronde, de Grand Prix de Aragon, in, maar ronde 13 bleek 'ongelukkig' voor de Fransman. Hij had een moeilijk uitje op het MotorLand Aragón en moest een stevige strijd leveren. Dankzij defensief en moedig rijden behaalde hij de achtste plaats en verzamelde hij acht cruciale punten voor het kampioenschap.

Quartararo was gebrand op een sterke comeback op de Gran Premio di San Marino e della Riviera di Rimini, en finishte de race vanaf de derde plaats op de grid achter de twee Ducati Lenovo coureurs op de tweede plaats, op slechts drietiende seconde van Pecco Bagnaia.
Het podium in Misano was een opsteker voor de leider in het kampioenschap op weg naar de Grand Prix of The Americas, maar het was ook het begin van een mentaliteitsverandering. Waar Quartararo voorheen altijd 'in het moment had geleefd' en in elke race om overwinningen en podiumplaatsen racete, besloot de Monster Energy Yamaha MotoGP-man nu te kiezen voor een meer op het kampioenschap gerichte strategie op het Circuit of The Americas (COTA).
Hij leverde een volwassen rit af, balancerend op een dunne lijn tussen het verdedigen van de tweede plaats en het achtervolgen van de leider in de race. Hij breidde zijn marge in het klassement uit tot 52 punten in het proces, wat hem zijn eerste matchpunt voor de tweede race in Misano opleverde.
De druk was hoog tijdens de GP van Emilia-Romagna. Hij moest de race starten vanaf de 15e plaats op de grid met zijn titelrivaal vanaf pole position. Maar Quartararo reed een sterke race en wist zich langzaam maar zeker naar voren te werken, maar met Bagnaia aan de leiding leek zijn doel de schade zoveel mogelijk te beperken.
Totdat Bagnaia met nog 5 ronden te gaan crashte en Quartararo zeker van zijn allereerste wereldtitel was. Dankzij een crash van ook Miguel Oliveira leek El Diablo zijn wereldtitel met een fraaie podiumplaats te kunnen vieren, maar werd op de valreep door Enea Bastianini van het podium geduwd. Zijn wereldtitel vieren met een vierde plaats, na zich op de 15e plaats te hebben gekwalificeerd, was desondanks een indrukwekkende prestatie.
Het winnen van het MotoGP Wereldkampioenschap 2021 in zijn debuutjaar met het Monster Energy Yamaha MotoGP Team is een droom die uitkomt voor Quartararo. Hij heeft zijn levenslange doel bereikt, maar het is nog maar het begin van zijn toch al ongelooflijk succesvolle samenwerking met het fabrieksteam dat al 5 GP-overwinningen, 10 podiums, 14 eerste startrijen, 5 polepositions, 5 snelste ronden en 1 WK-titel tot nu toe.

Al met al was de aloude strategie van 'snelheid en consistentie' de sleutel tot succes. Wat Quartararo echter echt in de voetsporen liet treden van zijn idool Rossi, was een 'geheim ingrediënt'. Dit seizoen was hij in staat om meedogenloze focus vast te houden, kalme vastberadenheid te tonen en consequent punten te scoren.