Vuoden 2004 125-kuutioisten maailmanmestaruus jäi virallisesti Dovizioson uran kruunuksi, mutta silti hänet muistetaan parhaiten kolmesta peräkkäisestä MotoGP-luokan hopeastaan uran lopulla.
Misanon MotoGP-kisa viime viikonlopulla oli 36-vuotiaalle Andrea Doviziosolle 248. kuninkuusluokassa ja samalla viimeinen. Hän on eläkkeelle jäädessään ainoa kuljettaja, joka on voittanut MotoGP-luokan MM-osakilpailun kolmella eri vuosikymmenellä. Dovizioso ajoi MM-tasolla yhteensä 22 kauden ajan.
Vuonna 1986 Forlimpopolissa Italiassa syntynyt Andrea Dovizioso voitti ratamoottoripyuöräilyn 125-kuutioisten Euroopan mestaruuden kaudella 2001. Samana vuonna hän kokeili myös ensimmäisen kerran siipiään saman luokan MM-sarjassa. Alku ei ollut helppo, vaikka hän sai avukseen itse Guido Mancinin, joka aiemmin oli tehnyt yhteistyötä ja vauhdittanut osaamisellaan mm. Valentino Rossin ja Loris Capirossin urien alkutaivalta. Vasta neljännellä MM-kaudella vuonna 2004 tuli ensimmäinen piikkiluokan osakilpailuvoitto, ja samantien niitä tuli viisi ja Dovizioso kruunattiin kauden päätteeksi maailmanmestariksi.
Kaudeksi 2005 Scot Racing Team nosti hänet 250-kuutioisten luokkaan, jossa kolmen kauden aikana tuli kovaa tulosta, ensimmäisenä vuonna MM-pronssia ja sen jälkeen kaksi peräkkäistä MM-hopeaa. Molempina hopeavuosina mestaruuden vei Jorge Lorenzo.
Vuonna 2008 alkoi ura MotoGP-luokassa, jossa ensimmäinen kausi meni tutussa Scot Racing Teamissa ja ajokkina oli Honda. Vaikka Dovizioso nousi vain kertaalleen podiumille, saavutti hän tasaisuudellaan 157 MM-pistettä ja sijoittui loppupisteissä viidenneksi. Tulokset noteerattiiin myös Hondan tehdastiimissä, joka palkkasi Dovin seuraavaksi kaudeksi. Vuonna 2009 tuli myös ensimmäinen osakilpailuvoitto. Seuraavaa voittoa saatiinkin odottaa seitsemän vuoden ajan, ja sinä ajanjaksona hän ehti ajaa niin tehdas-Hondalla, Tech3 Yamahalla kuin Ducati Desmosedicillä. Vuoden 2016 voitto oli pitkään odotettu, ajoihan hän silloin jo neljättä kauttaan Ducatilla.
Seuraavat kolme kautta (2017-2019) ovat ne, joista Dovizioso muistetaan uransa jälkeen. Hän ajoi tehdas-Ducatilla kolmesti peräkkäin MM-hopealle. Jokaisella kerralla mestaruuden vei lopulta yksi ja sama mies, Hondan tehdastiimin Marc Marquez. Huonolle kuljettajalle ei Dovizioso siis hävinnyt. Kaudella 2020 sukset menivät Ducatin kanssa ristiin ja monet ennakoivat jo Dovizioson uran päättymistä. Seuraavalla kaudella italialaisen taidolle ja kokemukselle tuli jälleen kysyntää, kun Maverick Vinalesin ja Yamahan välit katkesivat ja Yamahalle tarvittiin nopeasti uusi kuljettaja. Dovizioso teki sen jälkeen koko kauden 2022 kattavan sopimuksen WithU RNF Yamahan kanssa. Alkukausi ei Doviziosolta sujunut kuljettajan itsensä haluamalla tasolla, ja kesätauon jälkeisessä MM-osakilpailussa Dovizioso ilmoittikin jäävänsä eläkkeelle kesken kauden, kotikisansa Misanon jälkeen.
MotoGP-luokassa Andrea Dovizioso ehti kilpailla 248 MM-osakilpailussa, voittaa 15 MM-osakilpailua, nousta 62 kertaa podiumille ja kerätä 2583 MM-pistettä. Kaikki luokat huomioiden osakilpailuvoittoja tuli 24 kappaletta, podiumeja 103 ja MM-pisteitä 3795 kappaletta.
Dovizioson lopettamispäätös ei merkitse varsinaista nuorennusleikkausta WithU RNF Yamahan kuljettajapalettiin loppukaudelle, sillä hänen paikkansa ottaa Yamahan testikuskina viime kaudet toiminut, vuoden Doviziosoa vanhempi Cal Cruthclow.