Jorge Martín se inició en la Red Bull Rookies Cup durante la temporada 2012. Al año siguiente finalizó subcampeón de la copa de promoción internacional, por detrás de Karel Hanika, y no fue hasta 2014 cuando se proclamó campeón de la prestigiosa competición. El siguiente paso sería participar en su primera temporada completa en el Campeonato del Mundo de Moto3™ en el equipo Mapfre Mahindra Aspar, aunque sus resultados se vieron perjudicados por la falta de regularidad. Durante la temporada 2016 solo pudo subir al podio en una ocasión, en Brno. Un año después se unió a las filas del Del Conca Gresini Racing Moto3 al manillar de una Honda, siendo el piloto con más 'poles' (9) y logrando 9 podios entre los que se incluía la victoria en Valencia en la última prueba. Su año estelar llegaría en 2018, confirmándose como uno de los pilotos punteros y logrando llevarse el título mundial por delante de Marco Bezzecchi al sumar 7 victorias y otros 3 podios.
El salto a la categoría intermedia estaba cantado y llegaría de la mano del Red Bull KTM Ajo. En su campaña como rookie acabaría fuerte con sendos podios en Japón y Australia, aunque su confirmación llegaría en 2020, con 6 podios, dos de ellos victorias en Austria y Valencia. Un desafortunado positivo por COVID-19 le impediría participar en varias carreras y condenaría sus opciones al título, pese a finalizar 5º en la general.
Para entonces, ya había certificado su salto a MotoGP™ de cara a 2021 con el Pramac Racing, donde se convertiría en toda una sensación. Una victoria y dos podios -uno de ellos en su segunda carrera en Doha- le convirtieron en el rookie más destacado durante la mayor parte del año. Su durísima caída en Portimao, en la que sufrió ocho fracturas y por la que se perdió cuatro rondas, complicaron la campaña de debut del Campeón del Mundo de Moto3™ de 2018. Pero su victoria en el GP de Estiria y su podio una semana después en el GP de Austria supusieron una recuperación idílica. Con un total de un triunfo, otros tres podios y cuatro 'poles' en su primera campaña en MotoGP™, el madrileño conquistó el título de Rookie del Año por delante de Enea Bastianini. En su segunda campaña en la clase reina, el español volvería a demostrar su velocidad y su explosividad durante los sábados, pulverizando récords y adjudicándose un total de cinco 'poles'. Sin embargo, y pese a conseguir 4 podios, la victoria se le resistiría a lo largo del año, al igual que una plaza oficial en Ducati que acabó siendo para Bastianini. Por ello, la motivación vendría con dosis extra para 2023 y Martín conseguiría convertirse en uno de los pilotos más destacados con cuatro victorias en GP y nueve al Sprint. Sin embargo, su sueño de convertirse en Campeón del Mundo resultaría inalcanzable en Valencia, cediendo en su gran duelo con Bagnaia. En 2024, el piloto de Pramac sería uno de los grandes favoritos para la corona y asumiría perfectamente ese estatus. Ganador de tres Grandes Premios y siete Tissot Sprint, el español conseguiría el título en la última carrera de la temporada, haciendo historia al convertirse en el primer piloto de un equipo independiente en lograrlo. Tras la decisión de Ducati de optar por Marc Márquez para un puesto en su equipo oficial, el Campeón del Mundo 2024 defendería su título sobre una Aprilia oficial en 2025.