L’arrivo di un super competitivo Marc Marquez nel 2013 nei box HRC prende di sorpresa non solo Dani Pedrosa, ma anche il campione in carica Jorge Lorenzo. Dopo due vittorie e tre secondi posti nelle prime 4 gare della stagione, Dani si porta al comando del Mondiale. Purtroppo, durante le prove del GP di Germania cade procurandosi una commozione cerebrale che gli preclude la partecipazione alla gara. A Laguna Seca chiude 5°, mentre nelle 4 gare successive centra 4 podi. Si ritira ad Aragon, vince il GP di Malesia e finisce al parco chiuso nelle ultime 3 gare della stagione. Pedrosa chiude al 3° posto.
Nel 2014, dopo il GP di Jerez de la Frontera, si sottopone a un intervento per risolvere un problema di sindrome compartimentale che interessava l’avambraccio destro. Malgrado l'operazione riesce a non saltare alcuna gara e chiude la stagione al 4° posto. L’anno venturo, dopo la gara d’esordio a Losail, si fa operare nuovamente all’avambraccio destro, stavolta salta 3 gare. Come la stagione precedente chiude 4°, ma stavolta con 40 punti in meno in classifica.
Nel 2016 Pedrosa non brilla particolarmente in sella alla RC213V: centra soltanto una vittoria a Misano, un 3° posto a Rio Hondo e un medesimo risultato al Montmelò.
Durante le FP2 di Motegi cade rovinosamente, rompendosi la clavicola. In quella occasione viene sostituito da Aoyama e Hayden nelle gare rimanenti. Con 155 punti finali è la peggior stagione del Camomillo da quando corre nel Motomondiale. Nel 2017, invece, riesce a migliorarsi: i podi sono nove, tra questi ci sono due vittorie. Importantissimo il trionfo di Jerez:
Pedrosa si aggiudica il GP numero 3000 della storia del Motomondiale. Termina la stagione al 4° posto con 210 punti complessivi.