Marco Melandri fait ses débuts dans le Championnat du Monde dès ses 15 ans et passe très près du titre 125cc lors de ses deux premières saisons, en 1998 et 1999. Il passe en 250cc en 2000 et décroche le titre en 2002, juste avant de rejoindre le MotoGP™ en 2003 et de se fracturer la jambe droite dès le début de la saison. En progrès sur Yamaha en 2004, il signe chez Honda Gresini pour trois ans et finit vice-Champion en 2005. Il intègre le team officiel de Ducati en 2008 mais se retrouve en difficulté et quitte prématurément le constructeur italien pour rejoindre Kawasaki en 2009. Il fait sa dernière saison en MotoGP en 2010, chez Honda Gresini, et termine dixième avant de passer dans le Championnat du Monde Superbike. Melandri est de retour en MotoGP en 2015, dans le nouveau team Aprilia Gresini.