Il 12 settembre 2021 l'autodromo Enzo e Dino Ferrari ha rinominato Curva Gresini la ex Variante Alta del tracciato, in memoria dell'imolese Gresini.[3]
Nel 1983 corse l'intero campionato con la MBA nella classe 125. I 37 punti ottenuti in classifica generale non convinsero la sua squadra, che l'anno successivo lo cedette alla Garelli, con cui Gresini vinse il suo primo Gran Premio, in Svezia, giungendo terzo nella classifica generale (davanti a lui Ángel Nieto ed Eugenio Lazzarini) con 51 punti complessivi.
Fausto Gresini, che nella sua carriera corse sempre nella 125, vinse il suo primo titolo mondiale nel 1985, con tre vittorie (in Austria, Belgio e San Marino), cinque pole position e 109 punti conquistati. L'anno seguente si aggiudicò quattro GP (in Spagna, Europa, Svezia e Germania), ma fu superato di sole 12 lunghezze da Luca Cadalora, che si laureò campione del mondo.
Nel 1987 Gresini si prese la rivincita: vinse 10 delle 11 gare in calendario (tutte tranne quella in Portogallo, in cui ebbe una foratura mentre era largamente in testa) e ridivenne campione della 125 dopo aver collezionato 150 punti. Nel 1988 un infortunio lo tenne lontano dalle piste, peraltro la Garelli pagò il cambio di regolamento per la 125 e, conseguentemente, calò la competitività in gara. Poco dopo la fine della stagione maturò il divorzio dalla Garelli, che aveva già provveduto a trovargli come sostituto Domenico Brigaglia.
Nel 1989 si trasferì all'Aprilia: con l'altra casa italiana fece una stagione anonima, corredata dal 5º posto in classifica generale con 102 punti. Nel 1990 passò alla Honda, con cui ebbe un altro brutto infortunio a seguito di una caduta: si limitò quindi a fare il secondo di Loris Capirossi, che in quell'anno riuscì a vincere il mondiale. Nel 1991 invece i due lottarono senza strategie di squadra, ma fu ancora Capirossi a conquistare il primo posto in classifica generale, distanziando Gresini di 19 lunghezze (200 punti a 181; in quell'anno Gresini vinse le gare svoltesi in Italia e Austria).
Nel 1992 Gresini arrivò ancora una volta secondo in classifica generale, dopo aver vinto una prova in Gran Bretagna e aver collezionato 118 punti. Le sue ultime due stagioni da pilota (1993 e 1994), disputate sempre con la Honda e sempre in 125, videro un Gresini sempre fuori dal podio. Poco prima dell'inizio della stagione 1995 annunciò il suo ritiro dall'agonismo.
Dopo il ritiro dalle competizioni fondò nel 1997 un team motociclistico, il Gresini Racing, che tuttora, sotto la gestione della vedova Nadia Padovani,[4] disputa le gare del motomondiale.
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