2002年,500cc組別比賽更名為“MotoGP”,作為新的最頂級賽事啟動。與此同時,摩托車賽事運動的世界開始注重賽車的環(huán)保性能,從2沖程開始向4沖程過渡。新規(guī)則中,4沖程的最大排氣量為990cc以下,且確保其能夠發(fā)揮出2沖程500cc車型的同等性能。Honda基于NSR500培養(yǎng)起來的技術(shù),投入4沖程新款車型RC211V。這款車型搭載著前所未有的V型5氣缸發(fā)動機,首年參戰(zhàn)即獲得16站14勝的戰(zhàn)績,2003年以16站15勝的壓倒性強勢傲視群雄,2004年又以7勝戰(zhàn)績問鼎制造商三連冠。
在250cc組別比賽中,Honda以RS250RW取代NSR250征戰(zhàn)。2002年0勝,2003年2勝的戰(zhàn)績使Honda陷入低迷,但是到了2004年,Honda又以9勝的戰(zhàn)績奪回冠軍。125cc組別比賽中,RS125R在2002~2004年間獲得15場勝利,盡管Honda與制造商冠軍失之交臂,但在2003年和2004年,Honda分別誕生了DaniPedrosa和Andrea Dovizioso兩位冠軍車手。
2005年澳大利亞GP站上,Pedrosa在250cc組別中以8勝戰(zhàn)績獲得冠軍,為Honda實現(xiàn)了WGP累計600場勝利。在2006年,RC211V以8勝戰(zhàn)績,助力Honda時隔2年問鼎MotoGP冠軍。
由于MotoGP賽車的速度逐年提升,自2007年起,MotoGP限制發(fā)動機排氣量降低至800cc。為此,Honda開發(fā)出搭載V型4氣缸發(fā)動機的新型賽車RC212V。2007~2008年分別獲得2場勝利,2009年3勝,2010年4勝,盡管Honda陷入苦戰(zhàn),其賽車的性能卻在不斷提升,終于在2011年,Honda以18站13勝的戰(zhàn)績,時隔5年重獲冠軍。
另外,中輕量級比賽也受到了規(guī)則變化的波及。Honda于2007年完成開發(fā)的250cc組別車型RS250RW,在2008年比賽中以0勝收官。駕駛此款賽車參加2009年賽事的車手青山博一,以年度4場勝利叱咤賽場,成為本年度即將取消的250cc組別賽事的最后王者。次年啟動的Moto2組別賽事,由于采用單一制造商形式,所有車輛均搭載Honda發(fā)動機,所以這一組別中的勝利將不計入Honda的累計獲勝次數(shù)中。此外,在125cc組別比賽中創(chuàng)造了一個時代的RS125R也于2009年停產(chǎn)。2010年,125cc組別比賽廢止,自2011年起,改由4沖程250cc賽車參加Moto3組別比賽。

2012年起,MotoGP組別的發(fā)動機排氣量規(guī)定提升至1000cc,基于新規(guī)則,新款賽車RC213V登場。盡管上一年度冠軍車手Casey Stoner因傷退賽,但Honda依然獲得5勝戰(zhàn)績,車手DaniPedrosa則獲得賽季7勝的最高戰(zhàn)績,Honda連續(xù)2年問鼎制造商冠軍。RC213V的強勢仍在繼續(xù),2013年,新晉級MotoGP的車手Marc Márquez獲得6勝,成為史上最年輕的冠軍。他的隊友Pedrosa亦獲得3勝,Honda在所有分站中均登上領(lǐng)獎臺,并奪得三連冠(車手,制造商,車隊)。2014年,Honda獲得首站12連勝,全年14場勝利,以強勢的姿態(tài)衛(wèi)冕三冠王(車手,制造商,車隊)。此外,2014年中,Honda還以NSF250R參加了Moto3組別賽事,并斬獲8場勝利。Honda在時隔5年后奪回輕量級制造商冠軍。

2015年,盡管Honda在Moto3組別比賽中,自首站開始以4連勝贏得開門紅,但是在MotoGP組別比賽中,車手Márquez兩次退賽,而Pedrosa也因治療右手手腕而缺賽,Honda從開局便陷入苦戰(zhàn)。但是,Márquez在暑假前的德國GP中獲得賽季第2場勝利,示意其東山再起。在后半賽季開始的印第安納波利斯GP中,Honda在Moto3組別和MotoGP組別比賽中均實現(xiàn)連勝,Honda的GP累計獲勝場次達(dá)到了破紀(jì)錄的700場。這一前所未有的記錄誕生,將Honda載入WGP大獎賽史冊。