La gran aventura de Ducati en MotoGP, que comenzó en 2003 y progresó con los primeros éxitos de Loris Capirossi, alcanzó la cima con un título mundial en 2007 con un piloto que estaba destinado a convertirse en el favorito de los ducatistas: Casey Stoner.
Desde las primeras carreras de calificación, la combinación de Stoner y la Desmosedici, que en 2007 utilizó el nuevo motor de 800 cc, resultó ser bastante exitosa.
En su debut oficial en el Gran Premio de Qatar, el piloto australiano ganó su primera carrera con Ducati, asombrando a todos por su impresionante velocidad y capacidad de adaptación a la nueva moto. Stoner sumó un total de diez victorias y cuatro podios, completando las 18 carreras de la temporada, ganando el título de pilotos y haciendo posible que Ducati ganara el título de constructores, 34 años después del último título ganado por un fabricante italiano de motocicletas.
En 2008 Stoner volvió a ser muy fuerte, esta vez ganando el segundo lugar. En 2009, año en el que ganó cuatro carreras, dando a Ducati su primera victoria "en casa" en Mugello, problemas de salud obligaron al piloto a saltarse tres carreras del campeonato, comprometiendo la temporada.
2010, el último año de Stoner con Ducati, terminó con tres victorias y el cuarto puesto en la clasificación mundial de MotoGP.