Desde 2017 compite en la máxima categoría de MotoGP, actualmente con el LCR Honda Castrol.

Nacido en Cannes, Zarco progresó la escala motorcycling y se movió en campeonatos minimoto en 2004, principalmente basado en Italia.

Estas representaciones permitieron a Zarco hacerse la parte del esquema Red Bull MotoGP Academy junto con Cameron Beaubier, Jonas Folger y Danny Kent.

[6]​[7]​ En la temporada consiguió una victoria, once podios, cuatro poles y cuatro vueltas rápidas, terminando la temporada como subcampeón mundial detrás de Nicolás Terol quién marcó 302 puntos, 40 puntos más que Zarco.

Obtiene ocho victorias (Argentina, Cataluña, Países Bajos, República Checa, Gran Bretaña, San Marino, Japón y Malasia), cinco segundos puestos (Gran Premio de las Américas, España, Italia, Alemania e Indianápolis) y siete poles (Argentina, Cataluña, Países Bajos, Alemania, República Checa, San Marino y Japón).

El comienzo del año fue difícil, con una sola victoria (en Argentina[9]​) y un podio (en Austin) en las primeras cinco carreras, incluida una caída en su GP de casa en Francia.

Su sueño se hizo realidad durante la gira asiática, en las que consiguió un podio en Japón, cuatro puntos en Australia y la victoria en Malasia.

[14]​ En su última carrera en la categoría en Valencia demostró las cualidades que lo convirtieron en bicampeón del mundo al lograr la pole position logrando un nuevo récord de pole y en carrera consiguiendo la victoria después de una gran batalla frente al italiano Franco Morbidelli.

[20]​[21]​ Continuó su buen momento en los siguientes dos grandes premios, terminando 5.º en Argentina y en las Américas, donde luchó por el podio con Valentino Rossi, antes de ser batido por el italiano y ser superado por Cal Crutchlow en las últimas vueltas de la carrera.

[33]​ Terminó su primera temporada en MotoGP en la sexta posición, obteniendo los trofeos de novato del año y mejor piloto independiente.

[34]​ Zarco comenzó la temporada 2018 consiguiendo la pole en la primera carrera de la temporada en Catar[35]​[36]​[37]​ y el podio en la segunda carrera de la temporada en Argentina, en la prueba sudamericana luchó por la victoria con Jack Miller, Álex Rins y Cal Crutchlow, terminando la carrera segundo detrás de Crutchlow.

[38]​[39]​ Consiguió su segundo podio de la temporada en la cuarta fecha en España, clasificó para la carrera tercero y en la carrera estaba en la quinta posición cuando se produjo el accidente que derivo en los abandonos de Jorge Lorenzo, Andrea Dovizioso y Dani Pedrosa que le permitierón terminar en la segunda posición.