Passionné de moto dès le plus jeune âge, Andrea Dovizioso débute les Grands Prix à l’âge de 15 ans, en tant que wildcard sur son épreuve nationale du Mugello. En 2002, le jeune Italien est au bout du compte titularisé par le team Scot, en catégorie 125cc. Malgré des débuts prometteurs, il lui faudra attendre deux ans pour remporter sa première course, plus exactement en Afrique du Sud. Un succès annonciateur d’une saison grandiose, puisqu’il empoche six victoires pour un total de 11 podiums ; de quoi s’offrir le titre haut la main, face à des adversaires tels que Jorge Lorenzo ou Casey Stoner.
En 2005, le transalpin grimpe donc en 250cc, où il se classe d’entrée de jeu troisième, fort de cinq podiums. Le natif de Forli en décrochera d’autres, y compris des succès, sur les deux campagnes suivantes, avec à chaque fois le trophée de vice-Champion du Monde à la clé.
En 2008, le n°4 accède ainsi au MotoGP™, toujours accompagné du team Scott, sur une Honda satellite. Même s’il n’obtient qu’un podium en Malaisie, sa régularité lui vaut de terminer cinquième et meilleur pilote indépendant.
Andrea Dovizioso intègre alors la prestigieuse équipe Repsol Honda et inscrit son tout premier triomphe sous la pluie britannique. Il en portera les couleurs jusqu’en 2011 ; raflant au passage de jolis Tops 3, avant de transiter brièvement le team Monster Yamaha Tech3. Il s’y montrera tout aussi performant, mais ‘DesmoDovi’ reçoit ensuite une offre de chez Ducati. Objectif : ramener la marque de Bologne au sommet.
Après trois premières années compliquées et beaucoup de patience, l’Italien finit par renouer avec le succès à l’occasion du Grand Prix de Malaisie 2016, disputé sur piste mouillée. Ducati et son fer de lance reviennent finalement en force en 2017 avec pas moins de huit podiums, dont six victoires, qui lui permettront d’aller jouer la couronne mondiale face à Marc Márquez lors de la dernière épreuve à Valence. Mais il verra ses chances de couronne s’anéantir à cause d’une chute. Le représentant Ducati enchaînera les victoires et les podiums avec Ducati, pour conserver son statut de dauphin durant trois saisons.
En 2020 pourtant, les choses se gâtent entre les deux parties qui ne parviennent pas à trouver un accord. À la surprise générale, Andrea Dovizioso annonce officiellement son départ de chez Ducati, en marge du GP d’Autriche. Libéré d’une pression, il ira jusqu’à s’imposer le dimanche, après 12 mois de disette. Toujours dans la course au Championnat, ou du moins mathématiquement, ce dernier annonce en amont de Valence s'accorder une pause, jusqu'à qu'il retrouve un projet à la hauteur de ses ambitions.