Sejak debutnya, Rossi juga tidak pernah absen dalam satupun balapan di kelas para raja hingga MotoGP Perancis 2010.

Rossi juga memegang rekor jumlah podium terbanyak di kelas premier, dengan catatan 190 podium.

Dari 190 podium yang didapatnya, 57 di antaranya sebagai runner-up, yang merupakan rekor di kelas premier.

Rossi juga memegang rekor podium beruntun, yaitu pada 23 balapan. Catatan tersebut dimulai dari MotoGP Portugal 2002....

....Dan berakhir pada MotoGP Afrika Selatan 2004

Rossi juga mencetak rekor podium di musim 2003, dari 16 balapan yang digelar, The Doctor selalu naik podium di semua ronde tersebut.

Dengan 16 podium yang diraihnya pada tahun 2003, 2005, dan 2008, The Doctor berbagi rekor dengan Jorge Lorenzo (2010, 2012), Casey Stoner (2011), dan Marc Marquez (2013), sebagai pembalap yang paling sering naik podium dalam satu musim

Rossi juga mencetak lap tercepat pada 12 balapan di musim 2003, rekor yang saat ini disamai oleh Marc Marquez

Dengan 89 kemenangan yang diraihnya, The Doctor menjadi pembalap paling sukses dalam sejarah kelas premier.

Rossi merupakan pembalap yang paling sukses di "The Cathedral of motorcycling" dengan mengumpulkan delapan kemenangan di Assen.

The Doctor juga memegang rekor sebagai pembalap yang paling sering menang di Mugello, tercatat ia mengumpulkan tujuh kemenangan beruntun pada 2002 - 2008.

Selain itu, Rossi juga menjadi pembalap tersukses di tanah Spanyol, ia memenangi tujuh balapan di sirkuit Jerez.

Selain Jerez, Rossi juga merajai sirkuit Catalunya dengan 7 kemenangan yang dikumpulkannya.

Rossi juga memegang rekor kemenangan di sirkuit Sepang, Malaysia, dengan enam kemenangan.

Bersama Stoner, Rossi juga menjadi pembalap tersukses di Philip Island dengan enam kemenangan

Rossi juga menjadi pembalap tersukses di tanah Britania. The Doctor mengumpulkan enam kemenangan, lima diantaranya di sirkuit Donnington Park.

Rossi adalah pembalap yang paling sukses bersama Yamaha. Dalam kurun 2004 - 2010, dan 2013 hingga saat ini, The Doctor telah mengumpulkan 56 kemenangan.

Pada 2005, Rossi mencetak rekor kemenangan dalam satu musim bersama tim garpu tala dengan raihan 11 kemenangan.

Rossi pun memegang rekor kemenangan beruntun bersama Yamaha, dengan lima balapan. Yaitu pada MotoGP Tiongkok 2005 - MotoGP Belanda 2005, serta MotoGP Amerika 2008 - MotoGP Jepang 2008.

Pada awal kepindahannya ke Yamaha, Rossi berhasil mencetak rekor dengan memenangi dua balapan beruntun dengan pabrikan berbeda. Yaitu dengan Honda (MotoGP Valencia 2003) dan Yamaha (MotoGP Afrika Selatan 2004).

Valentino Rossi juga memegang rekor kemenangan dengan kapasitas mesin yang berbeda, yaitu empat (500cc, 800cc, 990cc, 1000cc).

Setelah pindah dari Honda, Rossi langsung mempersembahkan gelar juara dunia di tahun pertamanya bersama Yamaha, ini membuatnya menyamai rekor milik Eddie Lawson yang menjadi juara dunia beruntun dengan dua pabrikan berbeda. Uniknya, Lawson melakukan hal yang berkebalikan dengan Rossi, setelah sukses di musim 1987 bersama Yamaha, pembalap Amerika tersebut melanjutkannya di Honda pada 1988.

Rossi juga pernah menjadi juara dunia dengan empat motor berbeda: Honda 500cc, Honda 990cc, Yamaha 990cc, Yamaha 800cc.

Menghadapi era MotoGP sebagai juara dari 500cc 2001, Rossi langsung mendominasi dan menjadi juara dunia pada musim 2002. Hal ini membuatnya menjadi satu-satunya pembalap yang mampu menjadi juara dunia beruntun dengan konfigurasi mesin berbeda, yaitu mesin dua langkah (2001) dan mesin empat langkah (2002)

The Doctor juga menjadi pembalap yang memenangi gelar juara dunia dengan tiga kapasitas mesin berbeda: 500cc, 800cc dan 990cc.

Sejak bergabung dengan Yamaha pada 2004, Rossi telah mengumpulkan empat titel juara dunia (2004, 2005, 2008, 2009) bersama tim garpu tala tersebut. Ini menjadikannya sebagai pemegang rekor juara dunia bersama pabrikan Jepang tersebut.