Li estas filo de sukcesa sporta motorciklisto Graziano Rossi. Sian sportan karieron li komencis en 1990 per mini-motorcikloj, en 1993 li partoprenis ĉampionadon de Italio, en 1995 de Eŭropo kaj en 1996 mondĉampionadon. Tiam li finis la 9-a, sed gajnis unuan venkon (Grand-Premio de Ĉeĥio). Sed jam en sekva jaro 1997 li gajnis 11 grand-premiojn kaj fariĝis mond-ĉampiono (125 kcm). En 1998 li transiris al 250 kcm kaj gajnis 2-an lokon, sed en 1999 li jam estis denove la 1-a. En 2000 li transiris al 500 kcm, denove estis la 2-a, sed ekde 2001 ĝis 2005 li estas mondĉampiono. En 2006 li malgajnis la ĉampionadon dum la lasta ĉefkuro. Tiu ĉampionado estis gajnita de Nicky Hayden. En 2007 Rossi estis 3-a, malantaŭ Casey Stoner kaj Daniel Pedrosa. En 2008 kaj 2009 li estis denove mondĉampiono. En 2010 finas 3-a, en 2011 7-a, en 2012 6-a, en 2013 4-a, de 2014 ĝis 2016 2-a, en 2017 5-a.
