Namun, kariernya justru mengalami penurunan setelah mengalami masalah pada lutut. Morbidelli bahkan harus menjalani operasi dan melewatkan sejumlah balapan.
Setelah kembali, ia kesulitan menemukan performa terbaik. Yamaha M1 spek pabrikan juga belum mampu mengantarkannya kembali ke level yang ditunjukkan pada 2020.
Setelah tiga musim memperkuat tim pabrikan Yamaha, Morbidelli kemudian pindah ke Ducati bersama Pramac pada 2024.
Bangkit Bersama VR46
Persiapan Morbidelli bersama Ducati sempat terganggu setelah mengalami crash serius ketika berlatih menggunakan motor superbike di Portimao.
Insiden tersebut membuatnya melewatkan seluruh tes pramusim. Alhasil, Morbidelli harus beradaptasi dengan Desmosedici GP langsung saat akhir pekan balapan dimulai.
Meski begitu, ia masih mampu menunjukkan performa positif. Morbidelli berhasil meraih podium ketiga pada sprint race di Misano dan menutup musim 2024 di posisi kesembilan klasemen.
Ketika Pramac memutuskan beralih ke Yamaha pada 2025, Morbidelli tetap bertahan di Ducati dengan bergabung ke VR46 Racing Team, tim milik mentornya, Valentino Rossi.
Bersama VR46, Morbidelli kembali menemukan ritmenya.
Ia berhasil meraih dua podium grand prix pada 2025, masing-masing di Argentina dan Qatar. Konsistensinya juga meningkat dengan sejumlah finis di lima besar.
Morbidelli akhirnya menutup musim di posisi ketujuh klasemen. Pencapaian tersebut menjadi musim terbaik keduanya di MotoGP setelah 2020.