Dopo tre anni nella categoria più "piccola" e, con il trionfo nel 2004, Dovi passa alla 250 sempre con il team Scot nel 2005. Chiude in classifica terzo dientro solo a Pedrosa e Stoner
Il passaggio alla MotoGP avviene nel 2008 grazie alla Honda del team JiR Scot, l'anno successivo nel 2009 passa alla Honda Repsol. Andrea si ritrova quindi ad essere compagno di squadra di Dani Pedrosa. Chiude la prima stagione in quinta posizione
Dopo essersi distinto e fatto valere con la Honda, approda per una sola stagione nel team Tech3 e poi successivamente in Ducati nel 2013 e qui ci rimane per molte stagioni