Yamaha semblait presque invincible suite aux modifications apportées au règlement de MotoGP limitant la cylindrée des moteurs à 800 cm³. Après les victoires consécutives de Rossi en 2008 et 2009 en Championnat, Jorge Lorenzo a mené la YZR-M1 (0WS9) à son premier titre MotoGP en 2010. Au cours de cette période de trois ans, Yamaha a remporté chaque saison le triplé (pilotes, équipes et constructeurs). C’est la première fois dans l’histoire de la MotoGP que le même fabricant a remporté des titres consécutifs avec différents pilotes. Il faut dire que Rossi a grandement contribué au développement de la YZR-M1, mais son successeur, Lorenzo, a démontré qu’il ne s’agissait pas simplement d’un modèle uniquement développé pour Rossi.

Jorge Lorenzo a remporté son premier titre MotoGP en 2010, totalisant neuf victoires, après avoir rejoint l’équipe MotoGP Yamaha en 2008

Jorge Lorenzo a remporté sa deuxième couronne MotoGP pour Yamaha en 2012

Lorsque Rossi est passé chez Ducati en 2011, Yamaha a intégré Ben Spies dans l’équipe officielle pour se battre pour le titre avec Lorenzo. Malheureusement, cette saison n’a pas réussi aux deux pilotes.

Pour effacer les traces de ce revers, Yamaha a introduit la YZR-M1 (0WT3) en 2012. Cette saison-là a vu se produire un autre grand changement dans les règlements : la cylindrée maximale du moteur a été relevée à 1 000 cm³ et la limite d’alésage des cylindres fixée à 81 mm. Toutefois, la quantité de carburant autorisée est demeurée inchangée (21 litres) par rapport à l’ère 800 cm³, tandis que le nombre de moteurs qu’un pilote pouvait utiliser au cours d’une saison est passé à six. Cela signifiait que l’augmentation de la cylindrée et de la puissance produite devaient s'accompagner d’avantages notables en matière de consommation de carburant et de durabilité. Tout en répondant à tous ces besoins, la 0WT3 a également réussi à afficher les mêmes vitesses incroyables de passage en virage que celles du modèle 800 cm³, l’équilibre de la machine et sa maniabilité étant retravaillés en profondeur. Lorenzo a donc pleinement profité de ces performances pour remporter plusieurs victoires et des podiums jusqu’à ce qu’il soit couronné Champion de MotoGP pour une deuxième fois.

En 2013, Rossi est revenu chez Yamaha et les deux champions ont de nouveau couru ensemble. Lorenzo a été le pilote qui a remporté le plus de victoires de la saison (8) et a terminé comme finaliste du championnat. L’année suivante, Rossi a également remporté la deuxième place au classement général.

Au cours de ces deux années, de nouvelles modifications ont été apportées aux règles : le poids minimal de la moto a été porté de 157 kg à 160 kg, tandis que la capacité de carburant maximale a été abaissée de 21 à 20 litres. Pour répondre à ces exigences Yamaha a continué de consacrer son énergie de R&D au développement de motos d’usine exceptionnelles, un élan qui s’est concrétisé par la naissance d’une nouvelle YZR-M1.

Après deux saisons d’absence, Valentino Rossi a fait son retour dans l’équipe MotoGP Yamaha en 2013

Jorge Lorenzo est entré dans le cercle des triples vainqueurs du Championnat en 2015 après avoir remporté son dernier titre MotoGP

Ayant perdu le titre des pilotes au cours des deux saisons précédentes, Yamaha souhaitait rebondir en 2015. Cette saison s’est avérée une bataille épique entre Lorenzo et Rossi, tandis que les autres constructeurs n’ont pas pu tenir le niveau de la YZR-M1. Rossi a mené pendant une grande partie de la saison, n’ayant jamais manqué le podium lors des 12 courses d’ouverture, mais Lorenzo a riposté pour remporter son troisième titre de MotoGP en finale de seulement cinq points.

En 2016, Yamaha a introduit un nouveau module électronique et un logiciel ECU, conformément aux nouvelles réglementations FIM. Le réservoir de carburant a également été déplacé, placé sous la selle pour une meilleure répartition du poids. La catégorie MotoGP a également annoncé que toutes les équipes devaient passer aux pneus Michelin, avec une capacité de carburant maximale de 22 litres, même si la limite de poids était réduite à 157 kg. Rossi et Lorenzo ont gagné à eux deux six courses cette année-là, finissant respectivement deuxième et troisième au classement, tandis que Yamaha a remporté le titre par équipe.

Avant la saison 2017, Lorenzo a quitté Yamaha, et Maverick Viñales a été drafté par Suzuki. L’espagnol s'est rapidement mis sur la bonne voie, remportant les deux premières courses, mais n’a pas été en mesure de grimper sur la première marche du podium au cours du deuxième semestre de l’année. Viñales a impressionné en obtenant la troisième place du classement général, tandis que Rossi a décroché la cinquième place.

Après avoir rejoint Yamaha en 2017, Maverick Viñales s’est adjugé une incroyable victoire au Qatar à l’occasion de sa première course au sein de l’équipe

Nouvel arrivant dans la catégorie MotoGP, Fabio Quartararo a réalisé une fantastique première saison au guidon de la YZR-M1 de l’équipe satellite Petronas SRT en 2019

Après une saison difficile en 2018, au terme de laquelle Rossi a remporté la troisième place au classement, devançant cette fois-ci Viñales, obtenant la quatrième place, l’équipe Yamaha s'est montrée plus compétitive en 2019. Viñales s’est hissé à la troisième place, mais c’est le « rookie » Fabio Quartararo qui a attiré tous les regards vers la SIC Racing Team, équipées de YZR-M1 louées par Yamaha. Six pôle positions et des batailles régulières pour la victoire ont vu le français terminer cinquième du classement des pilotes, obtenant une place au sein de l’équipe officielle pour 2021, en mettant fin à la collaboration extraordinaire entre Yamaha et Rossi.

Depuis le début du XXIe siècle, les modèles de production de la série R de Yamaha, et en particulier la YZF-R1, se sont toujours montrés compétitives, obtenant d’excellents résultats dans les différentes compétitions. Équipée du même type de vilebrequin Crossplane que la YZR-M1 depuis 2009, la toute nouvelle R1 a été la machine de Ben Spies lors de sa première année de Championnat du monde de Superbike, qu’il a remporté. 

À l’occasion d’une première saison de tous les records, Ben Spies s’est emparé du titre WorldSBK 2009 à sa première tentative au guidon d’une Yamaha R1.

Yamaha a fait son retour dans le Championnat WorldSBK en 2016 en engageant une équipe usine composée de Sylvain Guintoli et Alex Lowes

Cal Crutchlow s’est classé cinquième en 2010, tandis que Marco Melandri et Eugene Laverty ont terminé respectivement deuxième et quatrième de l’année suivante. Yamaha a suspendu ses activités de compétition lors du Championnat du monde de Superbike de 2012.

L’équipe GMT94, engagée en Championnat du monde d’endurance, a également opté pour la nouvelle R1 et a amélioré son classement de la troisième place en 2011 et de 2012 à la seconde en 2013, avant de remporter à nouveau le titre de Champion en 2014.

Équipe confirmée du Championnat du monde d’Endurance, le GMT94 a joué les premiers rôles au Championnat entre 2011 et 2013, avant de remporter le titre une nouvelle fois en 2014

Établissant des résultats records, Yamaha a remporté les légendaires 8 Heures de Suzuka à quatre reprises entre 2015 et 2018

Après la YZF-R1, qui disposait d’un ensemble de commandes électroniques sophistiqués comprenant un système antipatinage inédit sur une moto de série, remportant les 8 heures de Suzuka de 2015 avec Pol Espargaro et Bradley Smith, Yamaha est revenu au Championnat du monde de Superbike avec une équipe officielle en 2016. Toutefois, elle a sous-estimé la compétitivité de la série et n'a remporté qu'un seul podium avec Sylvain Guintoli.

En 2017, Yamaha a intensifié son engagement auprès de l’équipe officielle WorldSBK PATA Yamaha, qui a amené Michael Van der Mark comme partenaire d'Alex Lowes. Cette implication a placé Yamaha dans la bonne direction, Lowes remportant la cinquième place sur la YZF-R1 devant van der Mark en sixième position. La trajectoire vers les sommets s’est poursuivie en 2018. Van der Mark a remporté la première victoire WorldSBK de Yamaha depuis 2011 pour terminer troisième du classement général, Lowes renouant également avec la victoire cette année-là.

En 2019, la YZF-R1 s’est adjugée de nouvelles victoires, les pilotes de la PATA Yamaha terminant troisième et quatrième du classement, Lowes surpassant van der Mark cette fois-ci. Marco Melandri a impressionné avec plusieurs podiums sur la YZF-R1 et Loris Baz, qui a été drafté pour le deuxième semestre de l’année, a régulièrement figuré parmi les cinq premiers.

La saison 2018 a vu les pilotes de l’équipe PATA Yamaha, Michael van der Mark et Alex Lowes, remporter chacun leur première victoire WorldSBK à Donington Park et à Brno

GMT94 a ajouté un autre titre à leur collection avec la victoire dans la saison EWC 2016/17.

Durant la même période, la YZF-R1 a continué d’impressionner en Championnat du monde d’endurance, avec quatre victoires consécutives aux 8 heures de Suzuka entre 2015 et 2018, tandis que l’équipe officielle de la GMT94 Yamaha s'est adjugé le titre 2016/2017 EWC. Lors des championnats nationaux, les autres concurrents ont aussi dû compter avec la R1.

Aux États-Unis, le pilote de la YZF-R1, Josh Hayes, après avoir terminé deuxième en 2009, a remporté trois titres de catégorie AMA Pro Superbike consécutifs entre 2010 et 2012. Son équipier, Josh Herrin, a été couronné champion en 2013, tandis que Hayes a repris le titre en 2014. Cameron Beaubier s'est arrogé le titre de champion pour Yamaha en 2015, 2016, 2018 et 2019, pour conclure une décennie de domination pour la YZF-R1 dans le Championnat AMA Superbike.

Au Japon, Katsuyuki Nakasuga est revenu au sommet sur la YZF-R1 dans la catégorie JSB1000. Outre ses titres de 2008 et de 2009, il a dominé tous les championnats consécutifs entre 2012 et 2016. Après une absence en 2017, Nakasuga a été couronné champion en 2018 et 2019.

La YZF-R6 a également été un challenger constant en course. En Championnat du monde de Supersport, Chaz Davies a remporté le titre de 2011, Sam Lowes a fait de même en 2013, remportant six victoires. Dans le championnat de 2016, Niki Tuuli a montré tout le potentiel de la YZF-R6 en se hissant à la deuxième place à trois reprises consécutives, et en 2017, Yamaha a retrouvé son rythme de victoires. Lucas Mahias a ramené la coupe du Championnat des pilotes cette année-là. Avec six victoires partagées entre ses quatre pilotes sur la saison entière, Yamaha a revendiqué le titre des constructeurs.

En 2018, Yamaha a dominé, remportant chaque course sur la route d’un deuxième championnat des constructeurs consécutif, avec cinq de ses pilotes : Sandro Cortese, Mahias, Jules Cluzel, Randy Krummenacher et Federico Caricasulo ont tous terminé dans le Top 5 du classement des pilotes, remporté par Cortese. La saison 2019 s'est déroulée de la même façon, avec Krummenacher s'adjugeant le titre des pilotes, devant Caricasulo et Cluzel, tandis que Yamaha a remporté son troisième titre constructeur d’affilée. Lorsque la Daytona 200 est devenue une course de catégorie 600 cm³ en 2009, Yamaha a remporté les éditions 2009 et 2010 avec des classements 1-2, et répété ce succès en 2012 et en 2013 avec Joey Pascarella et Cameron Beaubier. Au bout de deux ans de domination de Yamaha dans le Top 10, avec ses machines YZF-R6, sans finalement réussir à prendre de victoires, les YZF-R6 n'ont jamais pu être vaincues entre 2016 et 2019. La série de quatre victoires consécutives de Yamaha est la plus longue depuis celle de 13 victoires d'affilée entre 1972 et 1984.

En Asie, après son succès lors de la coupe de l’ANASE, le pilote thaïlandais Decha Kraisart a fait son entrée dans le Championnat d’Asie, remportant le titre SS600 2010 sur une YZF-R6. Après cela, il a fait ses débuts et a gagné la catégorie ST600 du Championnat du Japon en 2012. En 2015, la YZF-R6 a de nouveau remporté le titre, avec Ryuji Yokoe, Kerisuke Maeda (2017) et Yuki Okamoto (2018) également couronnés champions avec Yamaha. À partir de 2017, Yamaha a fait son entrée dans le nouveau Championnat du monde de Supersport 300 avec son 321 cm³ 4 temps à double arbre à cames en tête DACT-R3. Il a été très populaire parmi les pilotes et a remporté le titre des constructeurs et des pilotes cette année-là avec Marc Garcia. La machine de motocross 4 temps YZ450F était sur le point d’entamer une nouvelle étape dans son évolution : le choix d’un système d’injection de carburant. Après avoir présenté son premier modèle à injection au cours du Championnat de motocross du Japon de 2005, Yamaha a continué à tester ses prototypes à injection lors de courses les opposant à d’autres fabricants, et a pris du temps pour optimiser la technologie avant de l'intégrer à ses modèles de production. L’objectif était d’introduire un nouveau modèle de motocross capable de faire passer le potentiel global et les performances à un niveau supérieur.

Au guidon de la YZF-R6, Chaz Davies a remporté le titre WorldSSP 2011 à l’occasion de sa première saison chez Yamaha

David Phillippaerts a hissé la YZ450FM à la troisième place du Championnat MX1 2010, à l’occasion de la première saison de la machine dans cette catégorie.

Ces recherches ont abouti à la création de la YZ450F en 2010. Équipée d’un système d’injection, elle a également bénéficie d’un nouvelle motorisation innovante. Écartant la configuration conventionnelle, cette nouvelle technologie a inversé la position de l’admission pour l’amener à l’avant et ramener l’échappement à l’arrière, tout en conférant au cylindre une inclinaison vers l’arrière.

La même année, la machine d'usine YZ450FM, basée sur le nouveau modèle de série, a été inscrite dans la catégorie reine MX1 du Championnat du monde de motocross. A son guidon, David Philippaerts a terminé troisième du Championnat des pilotes. Ce résultat a permis à Yamaha de remporter sa troisième victoire consécutive et de faire la démonstration des performances de la toute nouvelle machine de sa première saison de compétition. Bénéficiant de ce potentiel anticipé, Steven Frossard a terminé en deuxième place du championnat lors de la saison 2011. Et, juste au moment où Yamaha pouvait prétendre au titre, ses principaux pilotes ont subi chutes et blessures durant les saisons de 2012 et de 2013, les écartant du titre. Jeremy Van Horebeek a amené des perspectives plus réjouissantes lorsqu’il est arrivé deuxième au classement de la nouvelle catégorie MXGP (anciennement MX1) en 2014.

En 2015, la YZ450FM a réaffirmé sa place au sommet du Championnat du monde de MXGP avec la nouvelle recrue Romain Febvre, qui a obtenu le titre mondial lors de sa saison en « rookie ». Febvre et Van Horebeek ont conservé la Yamaha YZ450FM pour les saisons 2016, 2017 et 2018 et atteint les sommets de la catégorie reine, mais les deux pilotes ont malheureusement subi des blessures. La YZ450F de 2018 était le modèle de sixième génération de cette machine tout-terrain à injection électronique proposée par Yamaha. Cette moto était plus élancée et plus compacte, ce qui a permis une stabilité et une maîtrise accrues sur les terrains accidentés, un meilleur freinage et une traction encore plus importante. La puissance de la machine a été rendue plus linéaire, ce qui a permis d’optimiser la puissance et l’accélération. La toute nouvelle YZ450F a également été dotée d’un démarreur électrique, ce qui est extrêmement important pour les pilotes qui courent sur le fil du rasoir semaine après semaine.

Bénéficiant de la version d'usine de la YZ450F de Yamaha, Jeremy Seewer a remis la YZ450FM dans la course au titre en 2019 en décrochant la médaille d'argent de la catégorie MXGP. Malgré des débuts prometteurs dans le championnat AMA de Supercross, Yamaha a également été malheureux lorsque son pilote a été blessé et n'a pas pu remporter le championnat 2010, la malchance se poursuivant les deux années suivantes. Son coéquipier Davi Millsaps s'est classé deuxième en 2012 sur la YZ450F. Le meilleur résultat de la Yamaha 450SX au cours de la décennie. Mais Yamaha a connu plus de succès avec la YZ250F. Après un début de décennie poussif, la nouvelle Yamaha YZ250F a remporté le titre de Supercross West AMA 250 2015 avec Cooper Webb. Webb a de nouveau remporté les grands honneurs en 2016, alors que son compatriote Aaron Plessinger, pilote Yamaha, a terminé deuxième dans la série Est. L'année suivante, Plessinger est passé au championnat West et a raté de peu la deuxième place, mais est revenu en 2018 pour remporter le titre. En 2019, Dylan Ferrandis a remporté le titre pour Yamaha dans le championnat Ouest, tandis que Justin Cooper a pris la deuxième place dans le classement Est. 

Dans une catégorie rebaptisée MXGP, Jeremy Van Horebeek s’est adjugé la deuxième place à l’issue de la saison 2014

Lors de sa première saison, le nouveau venu Romain Febvre a remporté le titre MXGP en 2015, remettant Yamaha au top une fois de plus avec la YZ450FM.

Jeremy Seewer est monté sur le podium à plusieurs reprises en 2019, finissant pour s’adjuger la deuxième place du Championnat MXGP

Jeremy Martin a décroché le titre AMA 250 MX en 2014 sur la YZ250F, le premier titre de Yamaha depuis 1992

À partir de 2014, Yamaha a également équipé la motocross de série YZ250F d’un moteur à admission avant incliné vers l'arrière. Jeremy Martin l'a pilotée cette année-là dans le Championnat de motocross 250 cm³ AMA, apportant à Yamaha son premier titre dans la catégorie depuis 1992. En Europe, Benoît Paturel a conduit sa YZ250F à la troisième place du Championnat du monde MX2 en 2016. En 2019, Yamaha a lancé une toute nouvelle version de sa populaire moto tout-terrain YZ250F. La nouvelle YZ250F bénéficiant d’un démarrage électrique et d’une châssis plus étroit et plus compact. Elle a également optimisé la plage de puissance et le débit, des atouts qui ont décuplé le talent du jeune belge de 18 ans Jago Geerts qui a amené la moto à une troisième place au Championnat du monde MX2 de 2019.

En 2015, Maxime Renaux, 15 ans, a fait connaître la YZ125, populaire moto de motocross 125 cm³ à deux temps de Yamaha, en remportant une victoire éclatante au Championnat du monde junior de motocross à El Molar, en Espagne. Thibault Benistant a ajouté au crédit de la YZ125 en 2018 après avoir obtenue pour Yamaha sa toute première couronne du championnat EMX125.

Dans le domaine du trial, le Dakar est passé de l'Afrique à l'Amérique du Sud en 2009. Un an plus tard, les règles d'inscription des véhicules ont également changé : les motos devaient être équipées d’une moteur de 450 cm³ ou moins, et toute machine d'une cylindrée supérieure était soumise à des restrictions de performance. À partir de 2011, seuls les modèles monocylindres de 450 cm³ ou moins ont été autorisés à participer.

Thibault Benistant a remporté le premier titre de Yamaha dans la catégorie EMX125 en 2018, au guidon de la YZ125, à Horsham en Australie

Helder Rodrigues s’est hissé sur le podium pour Yamaha sur le rallye Paris-Dakar en 2011 et 2012

Pendant cette période de changements de réglementation, Yamaha a continué à engager le monocylindre de 450 cm³ et a remporté la quatrième place au Dakar 2010 avec Hélder Rodrigues. Les éditions 2011 et 2012 du Dakar ont vu le pilote portugais terminer troisième et, en 2014, c'est Olivier Pain qui a terminé sur le podium à la troisième place sur une machine d’usine, basée sur la YZ450F 2013.

Pour le Dakar 2015, Yamaha a lancé une toute nouvelle WR450F Rally, dotée d’un réservoir en fibre de carbone et d’un design plus compact, optimisant la répartition et l’équilibre du poids, ainsi que d’un démarreur électrique. Elle a terminé dixième cette année-là, dans la douleur, avant de se montrer plus compétitive en 2016, après de nouveaux développements, finissant cinquième avec Rodrigues et sixième avec le débutant Adrien Van Beveren.

En 2017, Yamaha s'est battu parmi les premiers avec l'étoile montante Van Beveren et Rodrigues, le premier remportant la dernière victoire par étape pour se classer quatrième au classement général, à moins d'une seconde du podium. L’année suivante, le français remporte la quatrième étape pour prendre la tête, la perd brièvement avant de regagner la première place lors de la septième étape. Cependant, un problème technique survenu lors de la neuvième étape a contraint Van Beveren à l'abandon. En 2019, Yamaha a introduit une configuration moteur révisée et une mise à jour de la suspension pour sa WR450F Rally. Il a remporté la troisième étape avec Xavier de Soultrait, finissant à une respectable sixième place.

Dans le championnat du Japon de trial, Kenichi Kuroyama et sa machine d'usine TY250F se sont révélés être une combinaison gagnante. Bien qu'il ait perdu son titre en 2010, il est revenu en 2011 et 2012. Cette année-là, il est devenu le deuxième coureur à remporter les sept épreuves de la saison. Kuroyama a terminé deuxième en 2013 et 2014. Sans aucun titre en poche, Yamaha a lancé sa nouvelle moto trial d'usine, la TYS250Fi, dans la seconde moitié de la saison 2016. Elle s'est imposée instantanément avec Kuroyama et sa série de victoires s'est poursuivie jusqu'en 2017, mais elle a finalement terminé à nouveau deuxième au classement.

À l’issue d’une lutte épique, Adrien van Beveren a remporté une victoire de caractère sur la dernière étape du légendaire rallye Paris-Dakar en 2017

Meilleurs représentants Yamaha sur le WorldSSP300 en 2019, les jeunes pilotes Andy Verdoia et Galang Hendra ont gagné le droit de rejoindre la catégorie WorldSSP en 2020

En 2016, Yamaha a lancé son programme bLU cRU en Europe, donnant aux jeunes pilotes la possibilité de s’adonner à leur passion pour la moto, en tout terrain et sur route. La coupe YZ bLU cRU met en évidence les jeunes talents du motocross, passant de 125 cm³ à 85 cm³ et 65 cm³ en 2017. La bLU cRU sélectionne les meilleurs pilotes de l'année pour participer à la Finale de la Coupe d'Europe FIM bLU cRU en soutien au Monster Energy FIM Motocross of Nations. Les meilleurs de toutes les catégories sont inscrits à la Masterclass - un camp d'entraînement et d'évaluation, avec ceux qui impressionnent le plus et qui gagneront le soutien de Yamaha pour la saison suivante. Pour les courses sur route, la bLU cRU offre également un soutien aux jeunes qui participent au Championnat du monde Supersport 300, la Masterclass offrant également un soutien pour la prochaine étape. Les meilleurs pilotes de 2019, Andy Verdoia et Galang Hendra Pratama, ont tous deux été promus pour accéder au Championnat du monde Supersport pour 2020, rejoignant ainsi la toute nouvelle Yamaha bLU cRU WorldSSP by MS Racing alors que Yamaha continue à développer son implication dans la formation des pilotes.