Da questa edizione si affacciarono alle gare alcune nuove case motociclistiche, la Ducati e la Kawasaki nella MotoGP (si trattava per entrambe di un ritorno dopo diversi anni di assenza), la KTM e la Malaguti nella classe 125.
La stagione della MotoGP non iniziò nel migliore dei modi: al primo gran premio, il GP del Giappone, avvenne un grave incidente che portò alla morte di Daijirō Katō, già vincitore del titolo iridato in classe 250 nel motomondiale 2001.
La stagione vide vincitore Valentino Rossi sulla Honda RC211V, al suo terzo titolo consecutivo. Il pilota di Tavullia ottenne 9 vittorie nei 16 gran premi in programma, e giunse sul podio in tutte le gare, precedendo in classifica altre due moto dello stesso tipo, condotte da Sete Gibernau (quattro vittorie durante l'anno) e Max Biaggi (vincitore in due occasioni). L'unico altro pilota a vincere un gran premio nella stagione fu Loris Capirossi, che a bordo della Ducati Desmosedici si impose nel GP di Catalogna.
Ovviamente il titolo costruttori venne ottenuto, con notevole vantaggio, dalla Honda che precedette Ducati e Yamaha.
Il GP di Francia fu disturbato dal maltempo e si svolse in due manche. Durante il Gran Premio di Gran Bretagna Valentino Rossi, primo al traguardo, fu penalizzato di 10 secondi a fine gara, per sorpasso con bandiere gialle; passò così dal primo al terzo posto, scavalcato da Max Biaggi e Sete Gibernau.
Durante il Gran Premio d'Australia sempre Rossi fu penalizzato in gara di 10 secondi, ma nonostante la penalizzazione riuscì a concludere primo, con ulteriori 5 secondi di vantaggio sul secondo classificato, Loris Capirossi. Nel GP del Pacifico due piloti subirono sanzioni disciplinari per comportamento scorretto: Makoto Tamada venne squalificato nella stessa corsa e John Hopkins (ritirato in gara) venne escluso dalla gara successiva.
Situazione particolare per il team WCM: iniziò la stagione con una nuova moto, derivata dalla Yamaha, ma venne squalificato; si ripresentò nella seconda parte della stagione portando al via delle vecchie motociclette a due tempi che avevano gareggiato sotto diverse insegne negli anni precedenti; con tali mezzi obsoleti non colse risultati di rilievo né punti validi per le classifiche mondiali.
Poggiali si impose in 4 gare; meglio di lui fece Toni Elías, che su una Aprilia RSW (identica a quella di Poggiali) vinse in 5 occasioni ma arrivò al terzo posto in classifica generale. Al secondo posto, grazie alla regolarità dei piazzamenti, giunse invece Roberto Rolfo sulla Honda RS-W, con due successi. I restanti Gran Premi videro imporsi Randy de Puniet in tre occasioni e una volta ciascuno Fonsi Nieto e Anthony West, tutti su Aprilia.
La classifica riservata ai costruttori vide imporsi la Aprilia che precedette la Honda.
Il vincitore del titolo 2002, Arnaud Vincent, quest'anno giunse al 18º posto; il titolo piloti venne ottenuto da Daniel Pedrosa su Honda (terzo l'anno precedente) che vinse in 5 occasioni e precedette in classifica Alex De Angelis (per lui nessun successo nell'anno) e Héctor Barberá (vincitore due volte), entrambi equipaggiati da moto Aprilia.
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