Stefano Nepa telah mengukir namanya di Italia, melalui ajang, seperti pra-CIV PreMoto3, yang mana ia cetak kemenangan balapan pada 2014. Musim 2016, ia berlomba di CIV Moto3™ dan FIM CEV Moto3™ Junior World Championship selama dua musim. Pada 2018, ia menempati posisi kelima di Circuit de Barcelona-Catalunya, serta pertama kali merasakan balapan Grand Prix selama wildcard di GP Italia. Nepa kemudian dipanggil sebagai pembalap pengganti oleh CIP Green Power setelah kepergian Makar Yurchenko. Dalam putaran di GP Valencia, ia berhasil memetik poin pertamanya, tetapi tidak ikut serta dalam Kejuaraan Dunia Moto3™ untuk 2019. Ia pun berpartisipasi lagi di FIM CEV Moto3™ Junior World Championship bersama Reale Avinita Junior. Nepa lalu menggantikan Vicente Perez dalam skuad yang sama pada pertengahan 2019 dan berjuang untuk dua kali finis sepuluh besar. Pembalap Italia itu akhirnya mendapat kesempatan membalap penuh waktu di Kejuaraan Dunia Moto3™ bersama Aspar Team untuk 2020, serta bermitra dengan Albert Arenas. Tiga kali finis sepuluh besar membantu Nepa naik ke peringkat ke-20 klasemen akhir. Pada 2021, ia pindah ke skuad BOE Motorsports dan sekali lagi menjadi peraih poin reguler, mengklaim peringkat ke-18 di Kejuaraan secara keseluruhan. Kemudian, musim 2022, Nepa bergabung dengan MTA Team dan berlomba menggunakan motor KTM. Ia berhasil mencatatkan lima kali finis dalam sepuluh besar. Sayang, musimnya berakhir dengan cedera kaki parah yang dideritanya di GP Malaysia. Musim 2023 menunjukkan sedikit peningkatan saat ia klaim peringkat ke-12 secara keseluruhan. Sementara pada 2024, ia mengeklaim peringkat ke-13 klasemen akhir. Gebrakan dibuat Nepa di GP Australia saat menmbubuhkan finis keempat yang menarik perhatian SIC58 Squadra Corse, yang kemudian merekrut #82 untuk musim 2025.