Đội đua bắt đầu tham gia thể thức 500cc từ năm 1995 với đội hình gồm có Mick Doohan, Alex Criville và Shinichi Ito. Doohan là người đã đoạt chức vô địch mùa giải năm đó. Từ năm 1995 đến năm 2003, Repsol Honda giành tổng cộng 7 chức vô địch tay đua nhờ công của Doohan, Criville và Valentino Rossi

Năm 2004, đội đua để mất Rossi vào tay Yamaha Motor Racing và trở nên lép vế trước đối thủ này. Trong giai đoạn 2004-2012, Repsol Honda chỉ giành được thêm 2 chức vô địch nhờ công của Nicky Hayden (2006) và Casey Stoner (2011).

Năm 2013, Marc Marquez xuất hiện để thay thế cho Stoner giải nghệ. Tay đua có biệt danh Con kiến xứ Cervera đã mang về cho đội đua thêm 6 chức vô địch nữa (tính đến năm 2020).

Năm 2019, Repsol Honda chiêu mộ Jorge Lorenzo nhưng đây lại là một thương vụ không thành công. Cuối mùa giải hai bên đồng ý kết thúc sớm hợp đồng, Lorenzo cũng tuyên bố giải nghệ.

Năm 2020, Marquez bị chấn thương nặng ngay ở chặng đua mở màn khiến cho đội đua Repsol Honda trải qua mùa giải khó khăn nhất kể từ khi thành lập[1].

Năm 2021, Repsol Honda chiêu mộ Pol Espargaro về đua cặp với Marc Marquez[2].