8. Ducati Desmosedici GP12 (2012)
Mulai musim (2012), MotoGP kembali meningkatkan perpindahan menjadi 1000 cc. Namun Ducati Desmosedici GP12 milik Rossi masih belum memiliki taji. Rossi berada di podium kedua hanya dua kali. Di klasemen akhir, Rossi finis di urutan keenam.
Rossi kemudian memutuskan untuk kembali ke Yamaha. Rossi mengungkapkan penyesalannya kepada Ducati di Twitter.
9.Yamaha YZR-M1 (2013-2021)
Yamaha YZR-M1 yang terakhir dikemudikan Rossi memiliki kapasitas 800 cc. Saat Rossi kembali pada 2013, spesifikasi Yamaha YZR-M1 menjadi 1000cc. Yamaha YZR-M1 tampil baik musim ini. Pada 2015, Rossi finis kedua di klasemen akhir sementara Lorenzo menang.