Karier awal

Balapan junior

Stoner menjajal balapan pertamanya pada usia empat tahun dalam sebuah balapan tanah kelas U9 (di bawah usia 9 tahun) di trek balap Mike Hatcher yang terletak di Gold Coast, Australia. Dari usia sembilan tahun sampai 14 tahun, Stoner berhasil memenangi 41 lomba lokal dan 70 lomba antar negara bagian Australia.^[6]
Stoner juga sempat mengikuti balapan super-sibuk selama lebih dari satu pekan, ketika ia mengikuti lima kelas balapan berbeda dalam sebuah perlombaan yang memperlombakan 35 balapan. Stoner sendiri berpartisipasi dalam 32 dari 35 balapan dalam lima kelas yang berbeda, dan ia kemudian mampu memenangi lima kelas tersebut.^[4]
Dikarenakan usia minimal untuk menjadi pembalap di Australia adalah 16 tahun, Stoner kemudian pindah ke Inggris, dimana disana usia minimal untuk mendapatkan SIM balapan adalah 14 tahun.^[6] Dari tahun 2000 sampai 2002, Stoner kemudian berpartisipasi dalam kejuaraan nasional balap motor 125cc di Inggris dan Spanyol. Stoner kemudian berhasil memenangi gelar juara Kejuaraan Balap Motor Aprilia Inggris tahun 2000. Penampilannya yang impresif kemudian menarik hati pembalap sekaligus manajer tim Lucio Cecchinello, yang kemudian memberikan kesempatan Stoner turun di balapan GP Inggris 2001 sebagai wild card, sebelum akhirnya pada 2002, Stoner turun penuh di MotoGP kelas 250cc bersama LCR Racing.

125cc dan 250cc

Casey Stoner bersama tim Red Bull KTM di musim 2004.

Tahun 2003, masih dengan LCR Racing, Stoner kemudian turun di kelas 125cc. Dengan didukung motor Aprilia, Stoner berhasil mencatat empat kali finish podium, tiga diantaranya adalah raihan posisi kedua di Jerman, Brasil, dan Pasifik^[19] serta satu kemenangan yang ia berhasil raih di Valencia di akhir musim. Dengan hasil ini, Stoner kemudian berhasil duduk di P8 klasemen dengan nilai 125 poin.^[4][20]
Musim 2004, Stoner berpisah dengan LCR Racing dan bergabung dengan tim Red Bull KTM. Di musim ini ia hanya mampu satu kali memenangi balapan yaitu di Malaysia. Namun ia masih bisa terhibur dengan dua kali finish kedua dan tiga kali finish ketiga. Posisi klasemen Stoner di musim 2004 adalah P5 dengan 145 poin.^[4]
Tahun 2005, Stoner kembali ke kelas 250cc dan kembali bermitra bersama Team LCR Racing dan pabrikan Aprilia. Menunggangi motor dengan spesifikasi pabrikan, Stoner tampil sebagai penantang utama Daniel Pedrosa dan Honda, dan bahkan sempat pula Stoner memiliki beberapa kesempatan untuk menjadi pemimpin klasemen. Stoner sendiri berhasil menang di Portugal, China, Malaysia, dan Qatar. Apesnya, saat balapan di depan publik rumahnya sendiri yaitu GP Australia, Stoner mengalami kecelakaan, dan terpaksa harus melupakan mimpinya menjadi juara dunia 250cc tahun 2005 sekalipun sekali lagi Stoner mampu memenangi lomba di Turki. Stoner kemudian berhasil finish sebagai runner-up klasemen 250cc tahun 2005 dengan nilai 254 poin.^[4]

Karier MotoGP

LCR Honda (2006)

Casey Stoner bersama Team LCR-Honda di GP Ceko 2006.

Musim gugur 2005, Stoner dikabarkan telah mengantungi kontrak resmi dengan Yamaha untuk menjadi pendamping Valentino Rossi di musim 2006.^[21] Tetapi kemudian Yamaha membatalkan jalinan kerjasama tersebut, dan sempat membuat Casey Stoner kecewa. Pada Januari 2006 Stoner kemudian mencoba kembali mengajak Lucio Checchinello agar mau menjadi pendukungnya untuk turun balapan di kelas MotoGP 2006. Checchinello kemudian setuju, dan ia langsung mengontak HRC dan mengajukan proporsal penyewaan satu unit motor Honda RC211V untuk musim 2006. Honda lantas setuju, dan jadilah kerjasama Stoner dan Checchinello berlanjut di musim 2006 di kelas MotoGP.^[22][23]
Debut Stoner di kelas MotoGP dimulai di seri Spanyol di Jerez, dimana ia finish di P6. Pada balapan berikutnya di Qatar, Stoner langsung mengebrak dengan meraih pole position, namun saat lomba ia hanya mampu finish P5. Stoner lantas melanjutkan penampilannya yang cemerlang dengan nyaris saja menang di Turki sebelum melakukan kesalahan fatal di lap terakhir yang menyebabkan ia gagal memenangi lomba dan harus puas di P2 dibelakang Marco Melandri.^[24] Di pertengahan musim, Stoner kemudian tampil labil dan banyak melakukan kesalahan yang berujung pada kecelakaan. Meskipun begitu, ia tampil cukup baik di musim 2006 dengan finish di P8 klasemen dengan 119 poin.

Ducati Marlboro (2007-2010)

Casey Stoner di GP Malaysia 2007.

Kesalahan fatal yang dilakukan Honda di akhir 2006 dengan tidak mengikat kontrak jangka panjang dengan Stoner berhasil dimanfaatkan dengan baik oleh Ducati, yang akhirnya berhasil mengontrak Stoner untuk musim 2007.,^[25] Di musim 2007 sendiri Stoner bergabung bersama Loris Capirossi di tim asal Italia tersebut. Stoner menggantikan posisi Sete Gibernau yang dipecat karena dinilai penampilannya kurang meyakinkan dan cenderung menurun.
Dengan senjata baru Ducati Desmosedici GP7 yang didesain sesuai regulasi baru MotoGP 800cc, Stoner tampil luar biasa pada tahun 2007. Stoner mengawali musim dengan kemenangan spektakuler di Qatar yang kemudian ia lanjutkan di Turki dan China.^[26] Ia lantas berhasil memenangi 10 lomba (diantaranya hattrick di AS, Ceko, dan San Marino) dan meraih 6 pole, yang kemudian mengantarnya pada gelar juara dunia MotoGP 2007 dengan selisih 125 poin atas peringkat kedua Daniel Pedrosa.^[27] Posisi finish paling jelek yang diraih Stoner adalah di GP Motegi, ketika ia finish P6 dan memastikan diri sebagai juara dunia 2007.^[28]
Musim 2008, Stoner berusaha keras untuk mempertahankan gelar juara dunianya. Kemenangan pembuka musim ia raih di Qatar. Ia kemudian tampil biasa saja di Spanyol dan Portugal, dan baru kembali naik podium di GP China. Setelah tampil buruk di Perancis, ia kemudian naik podium di Italia dan Catalunya, sebelum kemudian mencatat kemenangan hattrick di Inggris (dengan memimpin sejak start sampai finish)^[29], Belanda (sama dengan di Inggris)^[30], dan Jerman (terbantu kecelakaan yang dialami Pedrosa).^[31][32] Dengan hasil ini Stoner berhasil naik kembali ke P1 klasemen, tetapi kemudian turun kembali posisinya usai jatuh di Laguna Seca saat memimpin lomba sebelum akhirnya bangkit kembali dan finish kedua.^[33] Selanjutnya di Brno dan Misano, Stoner gagal finish akibat kerusakan motor yang berakhir pada kegagalannya mempertahankan gelar juara dunia.^[34][35] Stoner kemudian harus puas tampil sebagai runner-up dibelakang Valentino Rossi dengan total raihan poin klasemen sebanyak 280 poin.^[36]
Musim 2009, Stoner masih bertahan di Ducati dan kini ia ditemani pembalap baru yang juga mantan juara dunia, Nicky Hayden. Stoner juga setuju untuk memperpanjang kontraknya selama satu tahun bersama Ducati di 2010.^[37] Melalui sebuah pertarungan ketat di Qatar melawan duet Fiat Yamaha yaitu Valentino Rossi dan Jorge Lorenzo, Stoner berhasil memenangi balapan pembuka musim di Qatar, sebelum kemudian ia menderita sebuah penyakit aneh yang menyebabkannya kelelahan setiap kali berlomba. Sebagai akibatnya, ia harus puas berada di P3 klasemen saat balapan memasuki GP AS di Laguna Seca. Hasil pemeriksaan dokter kemudian menyimpulkan Stoner menderita penyakit anemia akut dan gangguan perut.^[38][39] Sebagai usaha pemulihan dirinya, Stoner kemudian mengumumkan bahwa untuk tiga balapan yaitu di ronde 11, 12, dan 13 ia akan absen dari balapan^[40], dan pembalap Finlandia, Mika Kallio diangkat sebagai pengganti sementara.^[41] Usai sembuh total dari sakitnya, Stoner kembali berlomba di Portugal dan langsung mencatat podium kedua. Kemudian di Australia dan Malaysia, Stoner berhasil kembali ke jalur kemenangan. Kesialan kemudian kembali datang kepada Stoner di balapan penutup di Valencia. Usai meraih pole di kualifikasi, Stoner tampil percaya diri untuk balapan sebelum ia terjatuh karena kesalahan sendiri di lap pemanasan. Stoner finish di urutan empat klasemen 2009 dengan 220 poin.

Casey Stoner dalam konferensi pers GP Australia 2010.

Dalam sesi tes pra musim 2010, Casey Stoner kembali mencatat waktu tercepat dalam salah satu sesi dari enam kali sesi latihan yang digelar, dimana lima lainnya didominasi oleh Valentino Rossi. Kemudian di balapan pembuka musim 2010 di Qatar, sekali lagi Stoner mencatatkan pole position dan sempat memimpin lomba sebelum akhirnya kandas di pertengahan lomba akibat terlalu bernafsu.^[42] Setelah kembali kandas akibat kesalahan serupa di Perancis^[43], Stoner berhasil bangkit dan finish keempat di GP Italia. Kemudian di GP Belanda di Assen, Stoner mencatat podium pertamanya di musim 2010 setelah finish ketiga.^[44] Dua kali finish ketiga lainnya ia dapatkan di Catalunya dan Jerman sebelum naik menjadi P2 di AS setelah terbantu kecelakaan Daniel Pedrosa. Kemenangan pertama Stoner di musim 2010 dicatat di Motorrad Aragon setelah mencatat pole position saat kualifikasi. Kemenangan serupa ia lanjutkan di Jepang, dan nyaris saja Stoner mencetak hattrick di Malaysia sebelum kandas akibat terjatuh saat memimpin. Kemudian di balapan kandangnya sendiri di Australia, Stoner kembali berjaya dengan memenangi lomba sebelum kembali terjatuh dan tersingkir di Portugal. Stoner kemudian menutup musim 2010 dengan posisi kedua di Valencia, dan ia memantapkan posisinya di klasemen dengan raihan 225 poin.

Repsol Honda (2011–2012)

Casey Stoner pada tahun 2011.

Rumor kembalinya Stoner ke Honda sudah bergaung sejak awal musim 2010, tetapi baik Stoner maupun Repsol Honda membantah gosip tersebut. Honda bahkan sempat bilang kalau mereka lebih puas dengan penampilan tim yang ada saat itu yaitu duet Daniel Pedrosa dan Andrea Dovizioso. Pada bulan Juni 2010, kabar kepindahan Stoner ke Honda akhirnya menjadi kenyataan usai Honda menyetujui kontrak multi tahunan bersama pembalap Australia tersebut.^[45] Posisi Stoner di Ducati akan digantikan oleh pembalap legendaris Valentino Rossi, sementara di Honda sendiri Stoner akan ditemani Pedrosa dan Dovizioso.
Pada sesi tes musim dingin bersama Honda, Stoner langsung menggebrak dengan meraih posisi kedua tercepat.^[46] Dalam debut resminya bersama Repsol Honda di seri balapan Qatar, Stoner langsung menggebrak dengan meraih kemenangan perdananya. Sayang di seri berikutnya di Spanyol ia kandas akibat kesalahan manuver Valentino Rossi. Usai finis ketiga di Portugal, Stoner kembali menang di Perancis dan Catalunya. Kemenangan lainnya kemudian berhasil ia dapatkan di Silverstone di tengah guyuran hujan badai. Ia mencatat kemenangan hattrick lainnya di AS, Republik Ceko, dan Indianapolis. Jorge Lorenzo kemudian menghentikan rangkaian kemenangan Stoner di Misano. Usai kembali menang di Aragon dan meraih P3 di Motegi, Stoner akhirnya memastikan gelar juara dunia musim 2011 lewat kemenangan di balapan kandangnya di Australia dan disaat bersamaan saingan utamanya di klasemen Jorge Lorenzo gagal berlomba akibat cedera pada tangannya.^[47]
Stoner melanjutkan dominasinya di MotoGP musim 2012 dengan memenangi lomba di Jerez dan Estoril yang merupakan sirkuit yang belum pernah ia menangi sebelumnya.

Pensiun dari MotoGP

Sebuah keputusan mengejutkan diumumkan Stoner di GP Perancis 2012 bahwa ia akan pensiun pada akhir musim 2012. Stoner berujar bahwa ia sudah tidak bersemangat lagi membalap di ajang MotoGP dan ingin lebih fokus pada keluarganya.^[48]