Tras 7 participaciones en 2006, Pol Espargaró debutó como piloto permanente en el Campeonato del Mundo de 125cc en 2007, cuando logró el premio al mejor debutante. En 2009 sumó sus primeras victorias y al año siguiente luchó por el título de la menor de las categorías finalizando 3º antes de dar el salto a Moto2™. En su tercer año en la categoría intermedia, el menor de los Espargaró se proclamó Campeón del Mundo, tras una temporada con 6 triunfos y otros 4 podios.
En 2014 compartiría parrilla con su hermano Aleix en MotoGP™ y logró el premio al Rookie del Año a lomos de una Monster Yamaha Tech3 al finalizar 6º. Tras un 2015 complicado, Pol luchó en 2016 por ser el mejor piloto independiente, honor finalmente conseguido por Cal Crutchlow. En 2017 dejó atrás su etapa en el equipo de Hervé Poncharal para unirse al nuevo proyecto de KTM, donde sorprendió con una progresión que le llevó hasta la 17ª plaza del campeonato al ser un habitual del Top 10. El '44' también ofrecería una imagen consistente en 2018, consolidando a la fábrica de KTM en el campeonato, a la espera de dar un salto de calidad en la moto que se preveía para Austria. Una inoportuna y dolorosa caída en Brno echó al traste todos sus objetivos. Volvió para la gira asiática y, aunque no estaba en su mejor forma, fue capaz de coger el ritmo y en Valencia cosechar bajo la lluvia el primer podio de KTM en la categoría reina. Todo un hito que desató las expectativas en torno a él de cara a 2019. No decepcionaría. Pese a no volver a subir al podio, alcanzaría los 100 puntos con una sexta plaza en Le Mans como mejor resultado. Una lesión de muñeca en MotorLand no frenó su progresión, a la espera de seguir creciendo en un 2020 en el que muy pronto se anunciaría su fichaje por el Repsol Honda Team para 2021. Profesional y comprometido de principio a fin, se despidió de KTM con su mejor año con 5 podios y el quinto puesto de la general.
Tras liderar el despegue de las RC16, afrontó el 2021 con una gran oportunidad a lomos de la RC213V. Sin embargo, las dificultades del fabricante japonés por encontrar el camino correcto y la delicada situación que atravesaba el líder de la marca, Marc Márquez, complicaron el debut del menor de los Espargaró, que finalizó el curso 12º, eso sí, con una 'pole' y un segundo puesto en el GP de la Emilia-Romaña, su mejor resultado histórico en MotoGP™. Para 2022, mucho más hecho a una RC213V, Pol esperaría poder devolver a Honda su posición de privilegio en la categoría reina y todo parecía apuntar alto tras conseguir firmar un podio en la primera carrera del año en Qatar. Sin embargo, finalmente un giro de guion llevaría al español a completar tan solo dos Top 10 durante el resto de una campaña para olvidar, que culminaría con su salida de Honda. La que ya fue estrella de KTM, regresa de nuevo con la fábrica de Mattighofen para 2023, esta vez en el nuevo Tech3 GASGAS Factory Racing. Espargaró esperaba que ese cambio trajera también un cambio de suerte, pero una fuerte caída durante la primera ronda lo dejaría fuera de acción hasta después de las vacaciones de verano. Su regreso sería complicado, lo que le haría perder su asiento para 2024, aunque a su vez se aseguraría un puesto como piloto probador de KTM. A lo largo de aquella temporada, el '44' disputaría Grandes Premios como wildcard. En 2025, también le tocaría el turno de hacer de piloto sustituto, al ocupar el puesto del lesionado Maverick Viñales en diversos Grandes Premios, terminando en el Top 10 en varias ocasiones.