Namun, Dorna pada 2015 mengubah peraturan tersebut dan memungkinkan pemenang CEV bisa mengikuti Moto3.
Di ajang Moto3, Fabio Quartararo menjadi pembalap untuk tim Honda Estrella Galicia 0,0.
Pada race kedua, Fabio berhasil naik ke podium dua dan mengulangi podiumnya di Assen.
Sebelumnya, Fabio juga berhasil meraih pole di Jerez dan Le Mans.
Namun, masa akhir debutnya di Moto3 diganggu oleh cedera pergelangan kaki
Pada 2017, Fabio Quartararo naik kelas ke Moto2.
Fabio Quartararo menjalani musim pertamanya di Moto2 dengan cukup berat.
Namun pada 2018, Fabio Quartararo mengalami kemajuan karena berhasil mencapai podium dan memenangkan kategori menengah.
Fabio berhasil masuk peringkat 10 besar pada akhir musim.
Fabio Quartararo naik ke kelas MotoGP pada 2019.
Fabio Quartararo menjadi pembalap untuk tim satelit Yamaha, yakni Petronas Yamaha SRT, menggunakan nomor 20.
Fabio berhasil meraih pole position pada kualifikasi GP Spanyol dan memecahkan rekor sebagai pembalap termuda yang meraih pole position di kelas MotoGP.
Rekor ini sebelumnya dipegang oleh Marc Marquez pada 2013.
Fabio Quartararo juga meraih pole pada kualifikasi Catalunya dan Assen.
Dua pole yang diraih, membuat Fabio Quartararo memecahkan rekor lain, yakni pembalap termuda di MotoGP yang meraih pole secara berturut-turut.
Fabio berhasil naik podium di Assen, yakni peringkat ketiga di belakang Maverick Vinales dan Marc Marquez.
Pada kualifikasi Sachsenring, Fabio meraih posisi dua, di belakang Marc Marquez.
Pada race di Sachsenring inilah, Fabio Quartararo mendapat crash pertamanya di MotoGP.
Fabio Quartararo terjatuh di tikungan ketiga ketika berusaha menyalip Danilo Petrucci.
Pembalap Prancis ini mengakhiri musim debutnya di peringkat kelima dengan 192 poin.