Po Giacomu Agostiniju ni nihče več osvojil motociklističnega Grand Prix naslova niti zmagal na posamezni dirki. V svoji karieri je Italijan osvojil naslov svetovnega prvaka 15-krat, dva od teh naslovov je osvojil med svojim triletnim obdobjem pri Yamahi, stal na stopničkah 122-krat in zmagal na dirkah Isle of Man TT ter Daytona 200.

Agostini je začel svojo dirkalno pot na gorsko-hitrostnih dirkah, končal drugi na svojem debiju leta 1961, leta 1963 pa je osvojil prvi naslov državnega prvaka Italije v gorsko-hitrostnem dirkanju. Ta uspeh je privedel do enkratnega nastopa na dirki svetovnega prvenstva v razredu 250 cm3 v Monzi istega leta, leta 1964 pa je že bil tovarniški dirkač moštva Moto Morini.

Kljub le dvem nastopom v razredu 250 cm3 tega leta je pustil izjemen vtis v boksih in je za leto 1965 že bil v ekipi MV Agusta, kjer je tekmoval v razredih 350 cm3 in 500 cm3. V svoji prvi polni sezoni je takrat 22-letni Giacomo osvojil štiri Grand Prix dirke in končal drugi v obeh prvenstvih.

Prvi naslov je osvojil naslednje leto v razredu 500 cm3, ko sta njegova surova hitrost in stalnost dali slutiti, kaj bo sledilo v naslednjem desetletju. Istega leta je prvič zmagal na Isle of Man TT v razredu 350 cm3.

Leta 1967 je spet postal prvak v razredu 500 cm3, nato pa je s sezono 1968 prestavil v višjo prestavo. "Ago" je zmagal na vseh Grand Prix dirkah v razredih 350 cm3 in 500 cm3 med letoma 1968 in 1970, zmagal na šestih dirkah Isle of Man TT in prehitel vse velikane motociklizma, ki so dirkali pred njim.

V letih 1971 in 1972 je osvojil še štiri naslove, s čimer je osvojil zadnjih 11 svetovnih prvenstev v razredih 350 cm3 in 500 cm3. Leta 1973 je izpustil svetovno prvenstvo v razredu 500 cm3, a osvojil 13. naslov po zmagoslavju v razredu 350 cm3. Po osmih letih dirkanja s štiritaktnimi motocikli je za leto 1974 presedlal na Yamaho in dvotaktno moč po tem, ko ga je impresioniral razvoj v zadnjih sezonah.

Prva Agostinijeva dirka z Yamaho je bila Daytona 200, kjer je proizvajalec slavil v zadnjih dveh sezonah. To je bil prvi Italijanov poskus osvojitve znamenitega ameriškega dogodka, nasproti pa so mu stali trenutni prvak AMA in domači favorit Kenny Roberts.

Na 3,84 milje dolgi progi je Agostini, na svojem prvem izhodu z dvotaktnim agregatom, spoznaval TZ750. Zaradi prisotnosti Aga je bila dirka deležna pozornosti celega sveta in številni evropski navijači so pripotovali na prizorišče dirke na Daytona International Speedway.

V zgodnji fazi 200 milj dolge dirke je prevzel vodstvo, a veliki fizični napor, ki ga zahteva brzdanje motocikla skozi ovinke in tehnične zavoje, je zahteval kratek postanek sredi dirke zaradi dehidracije.

Odločen, da ne bo razočaral svojih navijačev, je Agostini pozabil na bolečino in zmagal s približno 25-sekundno prednostjo pred Robertsom ter tako pomagal Yamahi zmagati tretjič zapored na Daytoni 200 in vpisal dogodek v zgodovino sveta.

Tega leta je Agostini z Yamaho zmagal na vseh dirkah razreda 350 cm3, na katerih je nastopil, in osvojil naslov prvaka v razredu 350 cm3. Poškodbe in mehanične težave pa so mu preprečile zmagoslavje v razredu 500 cm3. Leta 1975 je osvojil 15. in obenem zadnji naslov prvaka v razredu 500 cm3 z motociklom YZR500, ki je bil predstavljen dve leti prej.

Po upokojitvi od Grand Prix dirkanja leta 1977 je Agostini presedlal na štiri kolesa in dve sezoni dirkal v britanskem prvenstvu formule ena, kjer je večkrat stopil na stopničke, nato pa se je posvetil upravljanju ekipe z Yamaho v letu 1982. Osvojil je tri naslove svetovnega prvaka z Eddiejem Lawsonom in popeljal Graemea Crosbyja, Robertsa in Lawsona do zmag na dirki Daytona 200.