Rossi continuou seu impressionante desempenho na Yamaha em 2004, levando a vitória na sua primeira corrida com a Yamaha, tornando-se desta forma segundo piloto na história do MotoGP que fez back-to-back vitórias em duas máquinas diferentes. Mais uma vez, Valentino Rossi chocou o mundo da motocicleta: ele levou 2.004 título do campeonato de MotoGP, tendo 9 vitórias na temporada, igualando o seu número de vitórias na Honda na temporada anterior.
Desta forma, ele também se tornou piloto da Yamaha com maior número de vitórias na temporada, quebrando o recorde dos 7 vitórias na temporada realizada por Eddie Lawson e Wayne Rainey. Os números são claramente falando sobre o talento de Valentino Rossi:. Na temporada de 2004, ele marcou mais pontos do que todos os outros pilotos da Yamaha junto