Inicios.
Su carrera en las motos comenzó en 1996 en el Campeonato de España de minimotos. Ese año quedó segundo en el campeonato, al año siguiente quedó tercero y por fin en 1998 logró ganar el campeonato. Pese a sus buenos resultados en aquella época, Dani empezó a plantearse dejar las motos y empezar a competir en mountain bike debido a la falta de recursos.
En 1999 Pedrosa se presenta a las pruebas de selección de la Movistar Activa Cup. Sólo podían entrar a formar parte del equipo de Alberto Puig los tres primeros, pero gracias a la confianza de éste, Dani fue elegido para correr en el Campeonato de España. Corrió el campeonato quedando en la cuarta posición detrás de Olivé, Jara y Piñeiro. Al año siguiente, Pedrosa es elegido, junto a Joan Olivé y Raúl Jara, para formar parte del equipo de Alberto Puig para el Campeonato de España. En 2000 corrió quedando 4º.
125cc.
En 2001 pasó a correr el Mundial de Motociclismo de 125cc consiguiendo dos podios y quedando 8º en el campeonato, ya se pronunciaba como un gran piloto brillante en el futuro.
En 2002 vuelve a correr en 125cc consiguiendo 3 victorias en el campeonato y quedando finalmente 3º en la clasificación general a pesar de ser uno de los favoritos al título.
En 2003 fue el segundo piloto del mundo más joven, después de Loris Capirossi, en ganar el campeonato de 125cc, lo consiguió en Malasia a falta de que se disputaran las 2 últimas carreras. Una semana después, en los entrenamientos del GP de Australia sufrió un brutal accidente en el que se rompió los dos tobillos y el cual le dejó sin participar en las 2 últimas carreras y sin apenas pretemporada, precisamente cuando iba a dar el salto a la categoría del cuarto de litro.
250cc.
A pesar de ser el campeón de 125cc no partía como favorito para el título ya que era debutante en la categoría y además no tuviera una larga pretemporada debido a la lesión pero dio la sorpresa y ganó la primera carrera del año. Poco antes de la mitad del campeonato se puso en cabeza y ya no dejó el liderato hasta el final, paradójicamente, lo consiguió en Australia, donde un 4º puesto le bastó para ser el campeón. Lo ganó el 17 de octubre de 2004, y se convirtió en el campeón de 250cc más joven del mundo, y también en el bicampeón más joven.
En 2005 el día 16 de octubre de 2005 sin todavía acabar el campeonato de 250cc, consiguió ser matemáticamente campeón del mundo por segundo año consecutivo a pesar de correr varias carreras con la cabeza del húmero rota, ya que se había caído varias veces y en carreras posteriores no había podido alcanzar buenas posiciones debido a la lesión, mientras que su máximo rival, Casey Stoner, le remontaba puntos ganando carreras. También ganó este mundial en Australia, para poder ganar el campeonato en esa carrera debería ganarla y esperar que Stoner no puntuase: Stoner cayó y Dani cumplió, ganó la carrera y el mundial. Ese mismo año, en el GP de Francia, se había anunciado su fichaje para correr en MotoGP el próximo año con HRC.
MotoGP.
A partir del 9 de noviembre de 2005, Daniel Pedrosa empieza su etapa en MotoGP en el equipo Repsol Honda con el número 26, número que le había dado Alberto Puig. En su primera carrera, el Gran Premio de España en Jerez, queda segundo. El 14 de mayo de 2006 consigue su primera victoria en esta categoría, en el Gran Premio de China, cuarta carrera de la temporada. Un día antes había conseguido su primera pole position en MotoGP.
Posteriormente consiguió en Donington Park su segunda victoria de la temporada. Tuvo opciones matemáticas al título hasta la penúltima carrera y aunque la mayor parte del campeonato se mantuvo entre el 2º y el 3º puesto, finalmente quedó 5º, siendo el mejor novato de ese año y también de la historia ya que consiguió en total 8 podios y 215 puntos (nadie había conseguido tantos puntos en su temporada de debut. El 21 de septiembre de 2007 renovó su contrato con el equipo Honda Repsol HRC por dos años más, pese a que estuvo negociando con otras escuderías, entre ellas Kawasaki.
Finalmente terminó en 2º puesto en el campeonato de moto GP 2007, superando a Valentino Rossi en la última carrera, al remontarle 24 puntos en el Gran Premio de Valencia (Dani ganó y Valentino tuvo que abandonar por problemas mecánicos). Dani sufrió durante ese año todo tipo de problemas con sus neumáticos. Michelín reconoció que sus gomas no estaban a la altura de las Bridgestone, aún así Dani consiguió quedar segundo y Rossi tercero (ambos de Michelín) aunque a una gran distancia de Casey Stoner (Bridgestone). Se puede decir que ese año los neumáticos decidieron el campeón del mundo.
Después de una mala pretemporada por la lesión sufrida en Sepang en enero (fractura en la mano derecha), Pedrosa suma un tercero en la primera carrera en Qatar y una victoria en Jerez, segunda cita de la temporada 2008, poniéndose en la (provisional) cabeza de la tabla de MotoGP. Este año Dani Pedrosa tendrá como rivales por el título de MotoGP a Jorge Lorenzo, Valentino Rossi, Casey Stoner y sin perder de vista a Dovizioso, De Angelis y Toseland. A falta de 5 carreras, Dani ha decidido cambiar de proveedor de neumáticos a Bridgestone, por los malos resultados que, comparándolo con su talento, el podía y puede mejorar con los nuevos neumáticos.
El 5 de julio de 2009 logró la primera victoria para el motociclismo español en el GP EEUU en Laguna Seca.
Resumen por temporadas.
| Temporada | Categoría | Moto | GP's Disputados | Victorias | Podiums | Poles | Puntos | Posición |
| 2001 | 125cc | Honda | 16 | 0 | 2 | 0 | 100 | 8º |
| 2002 | 125cc | Honda | 16 | 3 | 9 | 6 | 243 | 3º |
| 2003 | 125cc | Honda | 14 | 5 | 6 | 3 | 223 | 1º |
| 2004 | 250cc | Honda | 16 | 7 | 13 | 4 | 317 | 1º |
| 2005 | 250cc | Honda | 16 | 8 | 11 | 5 | 309 | 1º |
| 2006 | MotoGP | Honda | 17 | 2 | 8 | 4 | 215 | 5º |
| 2007 | MotoGP | Honda | 18 | 2 | 8 | 5 | 242 | 2º |
| 2008 | MotoGP | Honda | 17 | 2 | 11 | 2 | 249 | 3º |
| 2009 | MotoGP | Honda | 17 | 2 | 11 | 2 | 234 | 3º |
| 2010 | MotoGP | Honda | 15 | 4 | 9 | 4 | 245 | 2º |
| 2011 | MotoGP | Honda | 12 | 3 | 9 | 2 | 219 | 4º |
| Total | 174 | 38 | 97 | 37 | 2.596 | - |
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