A Temporada do Campeonato Mundial de Motovelocidade de 2010 foi a 62° edição promovida pela F.I.M.. Também foi a primeira temporada da categoria Moto2, substituta da categoria 250cc.
Jorge Lorenzo foi coroado campeão mundial de MotoGP pela primeira vez, depois de terminar em terceiro no Grande Prêmio da Malásia em 10 de outubro. Terminando no pódio em 16 das 18 corridas - incluindo nove vitórias - a serem realizadas durante a temporada, Lorenzo acumulou total de pontos recordes para a classe rainha, alcançando um total de 383 pontos, dez a mais do que o melhor resultado anterior alcançado por Valentino Rossi em 2008. O segundo no campeonato foi Dani Pedrosa, 138 pontos atrás de Lorenzo, registrando quatro vitórias em corridas ao longo de a Estação. Ele e Rossi, terceiro colocado, perderam pelo menos três corridas devido a lesões sofridas nos fins de semana de corrida; Pedrosa sofreu uma fratura na clavícula em Motegi, enquanto Rossi sofreu uma perna quebrada em Mugello, resultando nas primeiras corridas perdidas de toda a sua carreira no Grande Prêmio. O único outro piloto a vencer corridas durante a temporada foi Casey Stoner, que terminou em quarto lugar no campeonato. Stoner venceu três corridas na segunda metade da temporada, vencendo a corrida inaugural em Aragão, bem como as corridas em Motegi e sua corrida em casa em Phillip Island.
Nove pilotos diferentes venceram corridas no campeonato secundário de Moto2, e o ex-piloto de MotoGP Toni Elías conquistou o título inaugural do campeonato, com três eventos de sobra, pois suas sete vitórias o tiraram do alcance de seus rivais. O segundo lugar ficou com Julián Simón, que apesar de não vencer uma corrida, terminou no pódio oito vezes. O terceiro lugar no campeonato foi Andrea Iannone, que conquistou três vitórias, mas perdeu no segundo lugar no campeonato para Simón por apenas dois pontos. A temporada também foi marcada por tragédias, pois o vencedor da corrida inaugural da classe, Shoya Tomizawa, morreu de ferimentos sofridos em um acidente em Misano; a primeira fatalidade na pista no nível do Grande Prêmio desde que Daijiro Kato foi morto na classe sênior em Suzuka em 2003. Outros pilotos a vencer corridas foram Jules Cluzel, Yuki Takahashi, Roberto Rolfo, Alex de Angelis, Stefan Bradl e Karel Abraham.
Os pilotos espanhóis mais uma vez dominaram o campeonato de 125cc, com uma série de 26 vitórias consecutivas para os pilotos espanhóis sendo quebrados por Bradley Smith na última corrida da temporada em Valência. As três primeiras colocações foram para os espanhóis, quando Marc Márquez venceu o campeonato à frente de Nicolás Terol e Pol Espargaró. Com dez vitórias, Márquez se tornou o segundo campeão mundial mais jovem de todos os tempos, aos 17 anos, 263 dias, com apenas o triunfo de Loris Capirossi em 1990, quando era mais jovem.
Várias mudanças de regras foram promulgadas para a temporada de 2010. Eles incluíram reduções para testar a quilometragem, a introdução de motores com vida útil prolongada, o uso de freios de ferro fundido em vez de freios de carbono, o uso de apenas uma bicicleta sobressalente e o cancelamento de uma das sessões de treinos de sexta-feira. Apesar disso, foram realizadas duas sessões de treinos de sexta-feira em Aragão e as duas últimas corridas. A partir de 2010, os estreantes da classe MotoGP poderão assinar apenas com equipes particulares. A Suzuki está isenta desta regra, pois administra apenas uma equipe da fábrica e não possui equipes satélites
A classe de Moto2 substituiu a classe de 250cc em 2010. A intenção original era que as motos de Moto2 corressem ao lado das máquinas de 250cc existentes, no entanto, a lista de inscritos consistia apenas em máquinas de Moto2. A nova classe pretendia ser econômica, com medidas como a limitação da eletrônica (que será fornecida apenas pelos produtores sancionados pela FIM), a proibição de freios de fibra de carbono e o uso apenas de freios de aço; no entanto, não há limitações de chassi. Todas as motos de Moto2 usam um motor Honda obrigatório de 600cc (36,6 cu in) baseado no Honda CBR600RR, preparado pelo sintonizador especializado europeu da Honda, Ten Kate, e produz uma potência de cerca de 150 cv. Os pneus de controle para a nova série foram fornecidos apenas pela Dunlop, apesar das intenções iniciais de deixar as especificações dos pneus livres.