Fils de l'ancien pilote Graziano Rossi, vainqueur de trois GP 250cc, Valentino ne pouvait que suivre les traces de son père.
Lancé dans la compétition à 11 ans, le petit Vale fait ses classes en minimoto avant de monter dans le championnat italien 125cc sport production en 1993.
Les premières victoires ne tardent pas à arriver et, dès la deuxième tentative, Rossi et sa Cagiva s'imposent dans la catégorie. En 1995, le pilote de Tavullia débarque sur la scène européenne et endosse le cuir de pilote officiel Aprilia. Troisième du championnat d'Europe, il conserve son titre en Italie.
Prochaine étape : le championnat du monde. Il y fait ses débuts en 1996, au GP de Malaisie 125cc, avec l'équipe Scuderia AGV Aprilia. Il termine la saison au neuvième rang, avec sa première victoire en poche. La deuxième campagne est la bonne : avec onze victoires, Rossi devient le deuxième plus jeune champion du monde 125cc de l'histoire.
Décidément talentueux, Valentino monte dans la catégorie supérieure en 1998. Le rookie termine deuxième de la saison et monte sur la plus haute marche l'année suivante. Le pilote Aprilia est le plus jeune champion du monde 250cc. Ses nombreuses facéties font parler de lui et son nom est déjà inscrit dans les livres, à tout juste 20 ans. Rossi part alors s'attaquer à la catégorie reine, où il se mesure aux plus grands.
Désormais membre de la famille Honda, le 'Docteur', comme il aime à se faire appeler, n'a besoin que d'une année d'apprentissage avant de s'imposer comme le nouveau, et dernier, roi de la 500cc. La série est remplacée, en 2002, par le championnat du monde MotoGP. Les quatre-temps font leur apparition. Rossi réussit parfaitement la transition et domine la discipline de la tête et des épaules. Il porte haut les couleurs de l'équipe Honda Repsol et mène sa RC211V au succès, deux saisons durant.
N'ayant plus rien à gagner avec Honda, le multiple champion du monde choisit, en 2004, de relever un défi un peu fou : ramener Yamaha au sommet. On lui prédit l'échec mais Valentino démontre à tous qu'il est bien le plus fort en emportant le premier GP de la saison, à Welkom. Ce n'est qu'un début. Huit autres victoires suivent et offrent au phénomène Rossi un troisième titre MotoGP, en Australie. Le pari est gagné.
L'Italien compte bien conserver sa couronne, en 2005, et l'entreprise s'avère finalement plus facile que prévu. Un dépassement osé sur son rival Sete Gibernau, au terme du premier GP de la saison, donne le ton. Valentino se battra. L'Espagnol touché au moral, le pilote Yamaha se retrouve sans véritable concurrence. Marco Melandri ne peut tenir sur la durée et Rossi s'adjuge le titre mondial dès le GP de Malaisie, à quatre manches de la fin de saison. Seize podiums sur dix-sept courses, le 'Docteur' a écrasé le championnat 2005 mais la jeune garde pointe son nez.