Con su debut en MotoGP™ en 2009, Niccolò Canepa dio continuidad a la tradición de la fábrica de Borgo Panigale de contar al menos con un piloto italiano en la categoría reina. Su ventaja de entrada era que ya se había mostrado como un competidor rápido con la Desmosedici durante su etapa como probador. Proveniente de una familia con tradición en la competición -su padre también fue piloto-, Canepa comenzó su carrera en el campeonato nacional de minibikes a los 11 años, obteniendo numerosas victorias. Tres años más tarde, al día siguiente de su decimocuarto cumpleaños, se convirtió en el participante más joven hasta entonces que disputaba la Coppa Italia Superstock 600, una competición en la que participó en los dos siguientes años. En ese tiempo, compitió en varias carreras de Supersport, en pruebas internacionales. En 2006, terminó 2º en el Campeonato Europeo de Superstock con el Ducati Xerox Junior Team, a pesar de perderse las carreras de final de temporada a causa de una lesión. Un año después se adjudicó el título en el Campeonato Superstock 1000 FIM. La relación de Canepa con Ducati continuó en 2007 cuando tomó el relevo de Shinichi Ito como piloto probador de la fábrica. Además, compitió como 'wild card' en Superbike para mantenerse en forma. El box del Pramac Racing fue su nuevo destino en 2009, en una campaña que realizó junto al también debutante Mika Kallio. Su estreno en MotoGP™ se saldó con resultados discretos: Puntuó en 10 de los 14 Grandes Premios en los que participó, un botín de 37 puntos que hubiera podido incrementarse de no perderse las tres últimas carreras de la temporada por una caída en Phillip Island. En 2010 se pasó a la categoría de Moto2™ después de quedarse sin plaza en la categoría reina. Encuadrado en el Scot Racing Team, formó equipo con Alex De Angelis, antes de pasar a competir en CIV STK y STK1000 en 2011. En STK1000 logró tres podios y luego se pasó a WorldSBK en 2012, obteniendo una serie de resultados entre los diez primeros. En 2013, fue 2º en la general en STK1000 y logró 6 podios, además de competir en el Campeonato CIV de Superbike y disputar 3 carreras en WorldSBK. En 2014, fue 2º en la general de los pilotos de EVO en WorldSBK, antes de un año en Grillini en 2015. El 2016 fue un año muy movido. Canepa realizó pruebas de sustitución en WorldSBK y STK1000 con Yamaha, subiendo al podio en esta última, y también fue piloto probador. Por otro lado, también logró 3 podios en 4 carreras de Superbike CIV, y comenzó a competir en el Campeonato del Mundo de Resistencia de la FIM. Lo ganó en la temporada 2016-2017 con el GMT94, y en 2018 hizo 4 apariciones en WorldSBK con el Pata Yamaha mientras seguía como probador. Regresó al paddock de MotoGP™ con MotoE™ en 2019, compitiendo con el LCR E-Team, obteniendo una cuarta plaza en Misano como mejor resultado. En 2020 buscará pelear por los podios con el mismo equipo.