Nel 2014 è impegnato nella massima categoria del mondiale dopo 11 stagioni trascorse nelle categorie minori. Il momento apice nella carriera del francese è il 2008 quando vince il titolo mondiale in 125cc. Nel 2009 passa alla classe intermedia ma non ottiene gli stessi risultati. Nel 2013 una frattura al coccige, rimediata a Brno, mette fine con largo anticipo alla sua stagione. Ma il francese trova comunque una sella in MotoGP™ e condivide il box con Hector Barbera nel 2014 vestendo i colori del Avintia Racing. Resta con la scuderia spagnola anche nel 2015. Passa poi al mondiale Endurance FIM dov’è grande protagonista e nel 2018 partecipa anche ad alcuni appuntamenti del WorldSSP. Nel 2019 entra a far parte dell’EG 0,0 Marc VDS per partecipare alla Coppa del mondo FIM ENEL MotoE™ salendo sul podio nei primi due Round della nuova categoria. Non riesce ad importsi nella lotta per il titolo ma nel 2020, Di Meglio è pronto a ripartire alla carica col EG 0,0 Marc VDS.