Po změnách předpisů MotoGP omezujících objem motoru na 800 ccm se značka Yamaha zdála téměř nezastavitelná. Po Rossiho dvou mistrovských titulech v řadě v letech 2008 a 2009 si Jorge Lorenzo v roce 2010 na stroji YZR-M1 (0WS9) dojel ke svému prvnímu titulu MotoGP. Během tohoto tříletého období získala značka Yamaha třikrát pohár konstruktérů i týmový titul. Bylo to poprvé v historii MotoGP, kdy jeden výrobce vyhrál po sobě jdoucí tituly s různými jezdci. Je nutno připomenout, že Rossi významně přispěl k vývoji modelu YZR-M1, ale Lorenzovo následnictví prokázalo, že to nebyl jen stroj vytvořený na míru Rossimu.

Jorge Lorenzo won his first MotoGP title in 2010 with nine wins, after joining the Yamaha MotoGP team in 2008.

Jorge Lorenzo took his second MotoGP crown for Yamaha in 2012 .

Když Rossi v roce 2011 přestoupil do stáje Ducati, značka Yamaha přivedla do továrního týmu Bena Spiese, aby soutěžil o titul s Lorenzem. Bohužel se to v této sezóně nemělo vyplnit oběma jezdcům.

V reakci na neúspěch představila značka Yamaha pro rok 2012 model YZR-M1 (0WT3). V této sezoně došlo k další velké změně v předpisech – maximální objem motoru byl zvýšen na 1 000 ccm a limit vrtání válců byl nastaven na více než 81 mm. Množství povoleného paliva však zůstalo nezměněno od éry motorů o objemu 800 ccm (21 litrů) a počet motorů, které mohl jezdec použít během sezóny, zůstal na šesti. To znamenalo, že větší zdvihový objem a následné zvýšení výkonu musely doprovázet významné pokroky v oblasti spotřeby paliva a trvanlivosti. Při splnění všech těchto potřeb se modelu 0WT3 podařilo také udržet stejnou neuvěřitelnou rychlost v zatáčkách, jakou měly stroje do 800 ccm. Pomohla k tomu revize vyvážení stroje a zlepšené jízdní vlastnosti. Lorenzo tohoto výkonu plně využil a vybojoval několik vítězství a stupňů vítězů, takže byl podruhé korunován šampiónem MotoGP.

V roce 2013 se Rossi vrátil do stáje Yamaha a oba šampioni znovu závodili spolu. Lorenzo v této sezóně získal nejvíce prvních míst (osm) a nakonec skončil v šampionátu na druhém místě. Následujícího roku se na druhém místě v žebříčku umístil Rossi.

V těchto dvou letech došlo k dalším změnám v pravidlech – minimální hmotnost motocyklu se zvýšila ze 157 kg na 160 kg a maximální objem paliva se dále snížil z 21 na 20 litrů. Společnost Yamaha po celou dobu využívala sílu svého oddělení výzkumu a vývoje k dalšímu vývoji továrních strojů. Ten pokračoval na modelu YZR-M1.

After two seasons away, Valentino Rossi returned to the Yamaha MotoGP team in 2013.

Jorge Lorenzo became an exclusive triple world champion in 2015 with his final MotoGP title.

Když stáj Yamaha v předchozích dvou sezónách ztratila titul jezdců, chtěla se v roce 2015 probojovat zpět. Nakonec z toho byla úchvatná bitva o titul mezi Lorenzem a Rossim, protože ostatní výrobci se nemohli s modelem YZR-M1 rovnat v zatáčkách. Rossi vedl většinu sezóny, když v úvodních 12 závodech vždycky vystoupal na stupně vítězů, ale Lorenzo se nevzdal a v závěrečném závodě vybojoval svůj třetí titul MotoGP rozdílem pouhých pěti bodů.

V roce 2016 uvedla společnost Yamaha novou sadu elektroniky a software s jednou jednotkou ECU podle revidovaných předpisů FIM. Také došlo k přesunutí palivové nádrže pod sedlo, aby byla lépe rozložena hmotnost. Podle nařízení MotoGP musely všechny týmy přejít na pneumatiky Michelin a maximální objem paliva byl zvýšen na 22 litrů, zatímco limit hmotnosti se snížil na 157 kg. Rossi a Lorenzo v tomto roce zvítězili celkem v šesti závodů. V celkovém žebříčku skončili na druhém a třetím místě a stáj Yamaha získala titul mezi týmy.

Před sezónou 2017 opustil Lorenzo stáj Yamaha a nahradil ho Maverick Viñales, který přestoupil ze Suzuki. Španěl rychle nabral tempo a vyhrával první dva závody. Ale ve druhé polovině roku už na stupně vítězů vystoupit nedokázal. Viñales všechny příjemně překvapil celkově třetím místem a Rossi skončil celkově pátý.

After joining Yamaha in 2017, Maverick Viñales took an incredible victory in his first race for the team in Qatar.

Marking his debut in the MotoGP class, Fabio Quartararo delivered a stunning first season on the satellite Petronas SRT YZR-M1 in 2019.

Po náročné sezóně roku 2018, kdy Rossi dojel celkově třetí, tentokrát před Viñalesem na čtvrtém místě, byla v roce 2019 stáj Yamaha o něco konkurenceschopnější. Viñales vybojoval třetí místo v žebříčku, velkou pozornost ale upoutal nováček Fabio Quartararo, který jezdil na stroji YZR-M1 závodního týmu SIC Racing, kterému pronajímala motocykly společnost Yamaha. Po šesti pole position a pravidelných soubojích o vítězství se Francouz umístil na pátém místě v pořadí jezdců a vybojoval si místo v továrním týmu pro rok 2021, čímž ukončil nesmírně úspěšnou spolupráci značky Yamaha s Rossim

Od vstupu do 21. století, pokračovaly sériové modely Yamaha řady R v závodech s vynikajícími výsledky v různých kategoriích sériových závodních strojů, zejména vlajkové lodi série, modelu YZF-R1. Zcela nový stroj R1 vybavený od roku 2009 stejným typem klikového hřídele crossplane jako model YZR-M1, ve svém debutovém roce v mistrovství světa superbiků osedlal Ben Spies, kterému se hned podařilo vyhrát. 

In a record-breaking debut season, Ben Spies took the 2009 WorldSBK title at his first attempt with the Yamaha R1.

Yamaha returned to WorldSBK with a full factory effort in 2016, fielding Sylvain Guintoli and Alex Lowes.

Cal Crutchlow se v roce 2010 umístil na páté příčce a v následujícím roce dojeli Marco Melandri a Eugene Laverty na druhém a čtvrtém místě. Společnost Yamaha své závodní aktivity na mistrovství světa superbiků ukončila v roce 2012.

Motocykl GMT94 pro mistrovství světa ve vytrvalostních závodech také přešel na nový R1 a vylepšil svoji pozici ze třetí v letech 2011 a 2012 na druhou v roce 2013. Mistrovský titul získal znovu v roce 2014.

Veterans of the Endurance World Championship, Yamaha outfit GMT94 took three consecutive championships from 2011-2013, and again in 2014.

In a record-setting streak, Yamaha won the legendary Suzuka 8 Hours four times in a row from 2015-2018.

Když model YZF-R1, který měl sofistikovanou elektronickou výbavu zahrnující protismykový systém dosud nikdy nepoužitý na sériovém motocyklu, uspěl v roce 2015 v závodě na 8 hodin v Suzuce s Polem Espargarem a Bradleym Smithem, vrátila se společnost Yamaha do mistrovství světa superbiků s tovární podporou v roce 2016. Podcenila však sílu konkurence v seriálu, takže na stupně vítězů se jen jednou probojoval Sylvain Guintoli.

Pro rok 2017 stáj Yamaha zvýšila své technické znalosti v rámci týmu Pata Yamaha Official WorldSBK Team, který k Alexu Lowesovi získal Michaela van der Marka. Pro značku Yamaha to byl krok správným směrem, protože Lowes na stroji YZF-R1 obsadil celkově páté místo před Van der Markem na místě šestém.

Tato stoupající trajektorie pokračovala i v roce 2018, kdy Van der Mark získal značce Yamaha první vítězství v mistrovství WorldSBK od roku 2011 a kdy dojel na celkovém třetím místě. Ve stejném roce zvítězil i Lowes. V roce 2019 jel model YZF-R1 opět na vítězné vlně a jezdci stáje Pata Yamaha skončili na třetím a čtvrtém místě, tentokrát až za Lowesem. Marco Melandri zapůsobil řadou stupňů vítězů na stroji YZF-R1 a Loris Baz, který byl angažován na druhou polovinu roku, také pravidelně útočil na první pětku.

2018 saw PATA Yamaha riders Michael van der Mark and Alex Lowes each take their maiden WorldSBK wins at Donington Park and Brno.

GMT94 added to their title collection with victory in the 2016/17 EWC season.

Mezitím model YZF-R1 dál vládl na mistrovství světa ve vytrvalostních závodech – v letech 2015 až 2018 získal čtyři vítězství v řadě v závodě na 8 hodin v Suzuce a tovární tým GMT94 Yamaha Official EWC Team získal vytrvalostní titul v sezóně 2016/2017.

Model R1 si udržoval významnou pozici i ve vnitrostátních motocyklových šampionátech. V USA získal Josh Hayes v sedle stroje YZF-R1 v letech 2010 až 2012 tři tituly po sobě ve třídě AMA Pro Superbike, když v roce 2009 nejprve skončil celkově druhý. V roce 2013 byl šampionem korunován jeho týmový kolega Josh Herrin, ale Hayes získal titul znovu pro sebe v roce 2014. Cameron Beaubier pokračoval v nadvládě značky Yamaha v letech 2015, 2016, 2018 a 2019 a uzavřel tak dominantní desetiletí stroje YZF-R1 na mistrovství AMA superbiků.

Mezitím v Japonsku se Kacujuki Nakasuga se na stroji YZF-R1 ve velkém stylu vrátil do špičkové třídy JSB1000. Ke svým titulům z let 2008 a 2009 přidal nepřerušenou řadu mistrovských titulů v letech 2012 až 2016. Po ztrátě v roce 2017 byl Nakasuga opět korunován v letech 2018 a 2019.

Model YZF-R6 se také vytrvale držel mezi favority na závodní dráze. Na mistrovství světa supersportů získal Chaz Davies titul v roce 2011, Sam Lowes ho napodobil v roce 2013, ve kterém zvítězil v šesti závodech. V šampionátu v roce 2016 předvedl Niki Tuuli potenciál stroje YZF-R6 třemi po sobě jdoucími druhými místy a značka Yamaha se ke své mistrovské tradici vrátila v roce 2017. Lucas Mahias toho roku získal pohár mezi jezdci a značka Yamaha si díky šesti vítězstvími v sezóně rozdělenými mezi všechny čtyři jezdce vybojovala pohár konstruktérů.

V roce 2018 byla Yamaha dominantní a pět jejích jezdců vyhrálo úplně všechny závody na cestě k druhému poháru konstruktérů v řadě. Byli to: Sandro Cortese, Mahias, Jules Cluzel, Randy Krummenacher a Federico Caricasulo, kteří obsadili prvních pět příček v žebříčku jezdců, přičemž vítězem byl Cortese. Rok 2019 se odehrál podobným způsobem – Krummenacher získal titul jezdců před Caricasulem a Cluzelem a značka Yamaha získala svůj třetí pohár konstruktérů v řadě.

Když se závod Daytona 200 v roce 2009 změnil na závod třídy do 600 ccm, vyhrála značka Yamaha závody v letech 2009 a 2010 s prvními dvěma jezdci v cíli, což zopakovala i v letech 2012 a 2013 s jezdci Joeym Pascarellou a Cameronem Beaubierem. Po dvou letech, kdy značka Yamaha se svými motocykly YZF-R6 dominovala v první desítce, ale nakonec na vítězství nedosáhla, nenašla v letech 2016 až 2019 žádného pokořitele. Čtyři po sobě jdoucí výhry strojů Yamaha jsou nejdelší sérií od 13 vítězství v řadě v letech 1972 až 1984. V Asii po úspěchu v závodě Yamaha Asean Cup Race nastoupil thajský jezdec Decha Kraisart do mistrovství Asie silničních motocyklů a v roce 2010 získal titul ve třídě SS600 na stroji YZF-R6.

Poté v roce 2012 nastoupil do japonského mistrovství a zvítězil ve třídě ST600. V roce 2015 získal trofej opět stroj YZF-R6, tentokrát v sedle s Rjúdžim Jokoem. Po něm se na strojích Yamaha staly šampióny Keisuke Maeda (2017) a Juki Okamoto (2018). V roce 2017 vstoupila značka Yamaha také do nově vytvořeného mistrovství světa supersportů 300 se strojem YZF-R3 se čtyřtaktním osmiventilovým motorem DOHC o objemu 321 ccm. Byl oblíbený mezi jezdci a toho roku se Marcu Garcíovi podařilo získat pohár jezdců i konstruktérů.

Čtyřtaktní motokrosový stroj YZ450F se chystal vstoupit do nové fáze svého vývoje: využití systému vstřikování paliva. Ačkoli společnost Yamaha představila svůj první model se vstřikováním paliva na japonském mistrovství v roce 2005 a pokračovala v testování prototypů se vstřikováním paliva v závodech dříve než ostatní výrobci, věnovala zdokonalování technologie hodně času, než systém použila ve svých sériových modelech. Cílem bylo představit nový motokrosový stroj, který posunul celkový potenciál a výkon na novou úroveň.

Onboard the YZF-R6, Chaz Davies won the 2011 WorldSSP title in his first season with Yamaha.

David Phillippaerts rode the YZ450FM to third in the 2010 MX1 rider's championship, the bike's debut year in the class.

Výsledkem byl model YZ450F pro rok 2010. Přestože byl vybaven vstřikováním paliva, nejvýznamnější na něm bylo zcela nové a inovativní uspořádání motoru. Toto nové uspořádání odmítlo konvenční přístup se sacím otvorem na zadní straně válce a výfukovým naopak na přední straně. V obráceném uspořádání se sací ventil ocitl vpředu a výfuk byl vyvedený dozadu a válec samotný byl skloněný směrem dozadu.

Ve stejném roce nastoupil tovární stroj YZ450FM založený na novém motocyklu do vrcholné třídy MX1 mistrovství světa v motokrosu. David Philippaerts vybojoval třetí příčku v hodnocení jezdců. Ačkoli tento výsledek nezajistil značce Yamaha třetí vítězství po sobě, výkon zcela nového stroje v jeho první sezóně prokázal svůj potenciál. Tento očekávaný potenciál potvrdil v sezóně roku 2011 Steven Frossard, který si vybojoval celkově druhé místo. A právě když to vypadalo, že by si značka Yamaha mohla ucházet o titul, její hlavní jezdci byli v sezonách 2012 a 2013 postiženi pády a zraněními, které je vyřadily ze soubojů o titul. Jeremy van Horebeek přinesl jistou naději, když v roce 2014 vystoupal na druhé místo v žebříčku v nové špičkové třídě MXGP (dříve MX1).

V roce 2015 model YZ450FM znovu potvrdil své místo na špici mistrovství světa MXGP díky novému jezdci Romainu Febvreovi, který ve své první sezóně hned vybojoval mistrovský titul. Febvre i Van Horebeek zůstali v sezónách 2016, 2017 a 2018 u osvědčené verze Yamaha YZ450FM. Drželi se v popředí v nejvyšší třídě, ale snahy obou jezdců bohužel narušila zranění. YZ450F pro rok 2018 byl přepracovaný model šesté generace vlajkového terénního motocyklu Yamaha se vstřikováním paliva. Motocykl byl štíhlejší a kompaktnější, takže zaručoval vynikající stabilitu a kontrolu v náročném terénu, lepší brzdění a ještě jistější záběr. Dodávka výkonu byla rovnoměrnější, takže motocykl měl plynulejší dodávku výkonu a optimalizované zrychlení.

Zcela nový model YZ450F byl také vybaven elektrickým startérem, což je nesmírně důležité pro jezdce, kteří týden co týden závodí na hraně. S tovární verzí Yamaha YZ450F ve schopných rukách Jeremyho Seewera se model YZ450FM v roce 2019 vrátil do bojů o titul, když skončil jako stříbrný medailista ve třídě MXGP.

I přes slibný start v mistrovství AMA v superkrosu neměla značka Yamaha také štěstí, protože její jezdec nemohl kvůli zranění vyhrát mistrovství v roce 2010. Podobně se mu nedařilo ani v dalších dvou letech. Jeho týmový kolega Davi Millsaps se však v roce 2012 na stroji YZ450F umístil na druhé příčce. To byl nakonec nejlepší výsledek modelu Yamaha 450SX za deset let. Zato modelu YZ250F se dařilo o poznání lépe. Po pomalém startu do desetiletí získal nový model YZ250F značky Yamaha v sedle s Cooperem Webbem v roce 2015 titul AMA v superkrosu do 250 ccm v západní oblasti. V roce 2016 získal Webb nejvyšší ocenění znovu a k tomu jezdec stáje Yamaha Aaron Plessinger skončil druhý ve východní sérii. Následujícího roku se Plessinger přesunul do západního mistrovství, kde skončil těsně druhý, ale v roce 2018 se vrátil a titul vybojoval. V roce 2019 získal titul pro značku Yamaha v západní oblasti Dylan Ferrandis a Justin Cooper dojel na druhém místě ve východní oblasti. 

In the newly-renamed MXGP, Jeremy Van Horebeek took second place in the 2014 season of the premier class.

In his rookie season, newcomer Romain Febvre took the MXGP title in 2015, putting Yamaha back on top once again with the YZ450FM.

Jeremy Seewer rode hard to the podium multiple times in 2019 to take second place in the MXGP championship.

Jeremy Martin took the 2014 AMA 250 MX titile on the YZ250F, Yamaha's first since 1992.

Od roku 2014 představila značka Yamaha na svém sériovém motokrosovém stroji YZ250F také dozadu skloněný motor se sáním vpředu. Ve stejném roce na mistrovství AMA v motokrosu ve třídě do 250 ccm přinesl Jeremy Martin značce Yamaha první titul ve třídě od roku 1992. Mezitím v Evropě získal v roce 2016 Benoit Paturel na svém stroji YZ250F celkově třetí místo v mistrovství světa MX2. V roce 2019 společnost Yamaha uvedla zcela novou verzi svého oblíbeného terénního motocyklu YZ250F. Modernizovaný model YZ250F přidal k užšímu a kompaktnějšímu rámu elektrický startér. Také optimalizoval rozsah výkonu a dodávky, což dokazoval osmnáctiletý belgický talent Jago Geerts, který v sedle motocyklu dojel v roce 2019 na třetím místě v mistrovství světa MX2.

V roce 2015 představil 15letý Maxime Renaux světu populární dvoutaktní motocykl o objemu 125 cm značky Yamaha, YZ125, když dosáhl výrazného vítězství na juniorském mistrovství světa v motokrosu ve španělském El Molar. Thibault Benistant podpořil slávu modelu YZ125 v roce 2018 poté, co pro značku Yamaha získal svůj úplně první mistrovský titul EMX125.

V segmentu trialových závodů se rallye Dakar v roce 2009 přestěhovala z Afriky do Jižní Ameriky. O rok později se také změnila pravidla pro zápis vozidel. Očekávalo se, že motocykly budou mít objem do 450 ccm a na všechny stroje s větším objemem by se měla vztahovat omezení výkonu. Od roku 2011 se mohly účastnit pouze jednoválcové modely o objemu do 450 ccm.

Thibault Benistant took Yamaha's first EMX125 title in 2018  with the YZ125 at Horsham, Australia.

Helder Rodrigues took consecutive podium finishes for Yamaha at the 2011 and 2012 Dakar rallies.

Během tohoto období změn pravidel pokračovala společnost Yamaha v závodění s jednoválcovým modelem WR450F s motorem o objemu 450 ccm a na Dakaru v roce 2010 obsadil Hélder Rodrigues čtvrté místo. V letech 2011 a 2012 dojel portugalský jezdec v Dakaru na třetím místě a v roce 2014 skončil na třetím místě Olivier Pain na továrním stroji vycházejícím z modelu YZ450F z roku 2013.

Pro Dakar v roce 2015 připravila značka Yamaha zcela nový stroj WR450F Rally v kompaktnějším designu vybavený jednou palivovou nádrží z uhlíkových vláken, která optimalizovala rozložení hmotnosti a vyvážení. Přibyl i elektrický startér. Pain toho roku dojel na desátém místě, ale po dalším vývoji byl v roce 2016 konkurenceschopnější. Rodrigues skončil na pátém místě a na šesté příčce se umístil nováček Adrien van Beveren.

V roce 2017 Yamaha bojovala mezi nejlepšími s vycházející hvězdou Van Beverenem a Rodriguesem, přičemž první z nich zvítězil v poslední etapě a celkově skončil na čtvrtém místě, necelou sekundu od stupňů vítězů. Následujícího roku vyhrál Francouz čtvrtou etapu, kdy se také ujal vedení. Na chvíli o něj přišel, ale znovu se ho ujal v sedmé etapě. Kvůli technické poruše v terénu během deváté etapy byl ale Van Beveren nucen ze závodu odstoupit. V roce 2019 představila značka Yamaha u modelu WR450F Rally upravené uspořádání motoru a modernizované nastavení odpružení. Xavier de Soultrait zvítězil ve třetí etapě a celkově dojel na slušném šestém místě.

Na japonském mistrovství trialových motocyklů byl Keniči Kurojama na továrním stroji TY250F dvojice s ambicemi na vítězství. Přestože v roce 2010 titul nezískal, vrátil se znovu v letech 2011 a 2012. V druhém jmenovaném se stal druhým jezdcem v Japonsku, který vyhrál všech sedm závodů ze série. Kurojama dojel druhý v letech 2013 a 2014. Značka Yamaha, která stále nezískala žádný titul, ve druhé polovině sezóny 2016 představila svůj první tovární trialový motocykl TYS250Fi. Kurojama na něm začal okamžitě vítězit a jeho řada vítězství tak pokračovala do roku 2017, ale nakonec skončil celkově na druhém místě.

In a close-fought 2017 Dakar, Adrien van Beveren took an emphatic victory in the final stage of the legendary rally.

As the top Yamaha WorldSSP300 performers in 2019, young riders Andy Verdoia and Galang Hendra were promoted to the WorldSSP class for 2020.

V roce 2016 zahájila společnost Yamaha v Evropě svůj program bLU cRU, který dává mladým jezdcům příležitost plnit si sny při terénních i silničních závodech.  Pohár YZ bLU cRU zaměřující se na mladé motokrosové talenty se v roce 2017 rozšířil z kategorie 125 ccm na 85 ccm a 65 ccm. BLU cRU vybírá po celý rok nejlepší závodníky k účasti na závodě FIM bLU cRU FIM Europe Cup Finale na podporu závodu Monster Energy FIM Motocross of Nations. Nejlepší finalisté ve všech třídách budou zařazeni do Masterclass – výcvikového a hodnotícího kempu pro všechny třídy. Ti, kteří nejvíce zapůsobí, získají na následující sezónu podporu společnosti Yamaha. Pro silniční závody také nabízí bLU cRU podporu mladým, kteří se účastní mistrovství světa supersportů 300. I zde nabízí akce Masterclass těm nejlepším podporu pro další krok. Nejlepší jezdci z roku 2019, Andy Verdoia a Galang Hendra Pratama, pro rok 2020 přestoupili do mistrovství světa supersportů, konkrétně do nově vytvořené stáje Yamaha bLU cRU WorldSSP by MS Racing, protože společnost Yamaha pokračuje v rozšiřování svého zapojení do rozvoje jezdců.