De retour en MotoGP à l’âge de 36 ans, Sete Gibernau était destiné au monde de la moto, étant le petit-fils du fondateur de Bultaco, Don `Paco´ Bulto.
Débutant sa carrière en trial et en motocross, la future star fut découverte par Wayne Rainey lors du Ducados Open de 1996 et engagée dans le team Yamaha 250cc de l’ancien Champion du Monde avant de passer en 500cc l’année suivante. En 1998, l’espagnol pilotait la Honda NSR 500 V2 avant de récupérer la V4 de Mick Doohan pour la quatrième manche de la saison 1999.
Malgré quatre podiums cette année là, Sete ne parvint pas à atteindre ses objectifs en 2000 et fut engagé par Suzuki à la fin de la saison. Gibernau remporta son premier Grand Prix à Valence la même année. Frustré par une période de développement due à l’introduction du règlement 4-temps, il retourna chez Honda pour la saison 2003. Après l’accident mortel de son co-équipier Daijiro Kato à Suzuka, cette année fut celle de la révélation pour le pilote catalan. Gibernau a été l’un des seuls pilotes à rivaliser avec Valentino Rossi, remportant quatre victoires et six podiums pour devenir le vice-Champion avec le plus de points de l’histoire du sport.
Une autre saison avec Telefonica Movistar Honda en 2004 lui permit de lutter une fois de plus contre Rossi, en s’imposant de nouveau à quatre reprises et maintenant le suspens jusqu’à l’avant-dernière manche de la saison, s’inclinant face à l’italien à Phillip Island. En 2005, Gibernau était encore dans la course au titre, mais termina une saison décevante (ses apparitions sur le podium s’étant limitées à quatre secondes places), marquée par une série de chutes et d’abandons, en septième position du classement général.
Après trois ans passés sur Honda satellite, Gibernau bénéficia d’une belle opportunité en 2006, rejoignant Loris Capirossi chez Ducati. La saison ne se déroula cependant pas comme il le souhaitait. Ses chutes à Catalunya et au Portugal le virent annoncer sa retraite avant la fin de l’année en raison de blessures à la clavicule et à la main, l’espagnol terminant alors en treizième position du classement général. Après quelques séances d’essais effectuées pour Ducati en 2008, Gibernau pilotera dans le Championnat du Monde MotoGP 2009 dans le team satellite du constructeur italien sponsorisé par le Grupo Francisco Hernando.