En 2010 da el salto al Campeonato Mundial de Supersport, con una Honda CBR600RR del equipo Intermoto Czech.

En la temporada siguiente cambia al Step Racing, donde obtiene un tercer puesto en Donington y un trunfo en Brno.

[1]​ Al año siguiente, sin contrato al inicio del campeonato, decide correr en Moto2 de todos modos con una wildcard con una FTR M213 gracias a un equipo creado por su padre y llamado Gino Rea Race y con el que corre en seis Grandes Premios.

Su último año en el Mundial correría con el equipo AGT REA Racing a bordo de una Suter MMX2 con la que termina la temporada en la posición 27.º En 2015 vuelve al Mundial de Supersport con una Honda CBR600RR del equipo CIA Landlords Insurance Honda.

Se tiene que perder las últimas dos carreras del campeonato por una caída en el Jerez y es sustituido por Lorenzo Zanetti.