Mùa giải 2009-2011: Zarco thi đấu thể thức 125cc. Thành tích tốt nhất của anh là Á quân mùa giải 2011.

Mùa giải 2012-2016: Zarco thi đấu thể thức Moto2. Anh đoạt chức vô địch các mùa giải 2015[1] và 2016[2].

Mùa giải 2017-2018: Zarco chuyển lên thi đấu MotoGP từ năm 2017 ở đội đua Tech 3, một vệ tinh của Yamaha[3]. Ngay ở chặng đua MotoGP đầu tiên trong sự nghiệp-GP Qatar, Zarco đã phải bỏ cuộc. Nhưng đó cũng chỉ là lần bỏ cuộc duy nhất của Zarco trong mùa giải 2017.

Mùa giải này Zarco đã có lần đầu lên podium MotoGP ở GP Pháp và lần đầu giành pole MotoGP ở GP Hà Lan[4]. Cuối mùa giải Zarco có thêm 1 pole nữa ở GP Nhật Bản[5] và 2 podium GP Malaysia và Valencia. Ngoài ra còn có thể kể đến chặng đua GP San Marino, Zarco bị chết máy khi sắp cán đích buộc anh phải đẩy chiếc xe về đích[6]. Zarco kết thúc mùa giải ở vị trí thứ 6, đoạt danh hiệu Tân binh xuất sắc nhất năm[7].

Mùa giải 2018, Zarco giành pole ngay ở chặng đua mở màn GP Qatar[8] (về đích thứ 8) và sau đó về nhì ở chặng đua thứ 2-GP Argentina[9], các chặng sau Zarco vẫn duy trì được phong độ ổn định, có thêm vài podium, tiếp tục xếp thứ 6 chung cuộc.

Mùa giải 2019: Zarco chuyển sang đội đua xưởng Red Bull KTM với kỳ vọng sẽ trở thành chủ lực của đội đua này[10]. Tuy nhiên anh đã không thi đấu thành công và bị khủng hoảng tinh thần, phải xin chấm dứt hợp đồng chỉ sau 13 chặng đua[11].

Cuối mùa giải, Zarco được đội đua LCR Honda chọn để thay thế Takaaki Nakagami (bị chấn thương), song kết quả cũng không quá nổi bật[12].

Mùa giải MotoGP 2020: Zarco ký hợp đồng trực tiếp với Ducati và được đội đua này cho đội Avintia mượn[13]. Avintia từ lâu luôn nằm trong nhóm các đội đua yếu nhất. Tuy nhiên Zarco đã mang về pole và podium đầu tiên cho đội đua này ở GP Séc[14], đây là chặng đua thứ 3 của mùa giải.

Sang đến chặng đua thứ 4-GP Áo, Zarco vướng vào một tai nạn cực kỳ nguy hiểm với Franco Morbidelli khiến cả hai bị ngã rất mạnh, còn hai chiếc xe bị văng ra ngoài với tốc độ rất cao suýt va trúng Maverick Vinales và Valentino Rossi ở phía trước[15]. Ở chặng 8-GP Catalunya, Zarco va chạm với Andrea Dovizioso khiến cho cả hai phải bỏ cuộc ngay ở vòng 1.

Chung cuộc thì Zarco ghi được 77 điểm, đứng thứ 13.

Mùa giải MotoGP 2021: Zarco chuyển sang thi đấu cho đội đua Pramac, một vệ tinh khác của Ducati. Tại đây anh làm đồng đội với tân binh Jorge Martín[16]. Sau nửa mùa giải, Zarco đang có được vị trí thứ 2 trên BXH tổng, chỉ sau người đồng hương Fabio Quartararo. Anh đã có 4 lần về nhì ở các chặng đua GP Qatar, GP Doha, GP Pháp và GP Catalunya. Zarco phải một lần phải bỏ cuộc ở GP Bồ Đào Nha do bị hư hộp số. Còn ở GP Đức, tay đua người Pháp đã giành pole để chặn chuỗi 5 pole liên tục của đồng hương Fabio Quartararo, nhưng trong cuộc đua chính anh chỉ về đích ở vị trí thứ 8[17].