Miután jól teljesített a motocrossban, Pasolini úgy döntött, hogy a közúti versenyzésre összpontosít, miközben aktív maradt más sportágakban is, hogy megőrizze a fizikai formáját. 1962-ben debütált az Aermacchi 175cc-vel, amikor két futamban első lett , Giacomo Agostini előtt. Ezzel ösztönözte hosszú távon a riválisaikat. Pasolini , a katonai szolgálat miatt, kétéves kényszer szünetet tartott,  és közben Szardínia katonai állomásán tartózkodása közben megismerkedett jövőbeli feleségével, Annával, akitől két gyermeke, Sabrina és Renzo Stefano született.

Pasolini 1964-ben folytatta versenypályafutását, az Aermacchi 250cc és a 350cc kerékpárokkal versenyzve, magas szinten. Az 1965-ös olasz bajnokságban a Benelli versenyével Pasolini második lett a Tarquinio Provini -nél a 250cc-os osztályban, a harmadik pedig a 350cc-os osztályban, Giacomo Agostini és Giuseppe Mandorlini mögött. 

1966 változatos eredmények éve volt mind hazai, mind nemzetközi szinten. A legjelentősebb az olasz bajnokság döntője, amelyet Pasolini nyert az akkori új négyhengeres Benelli 500-ason.

Egy versenyképesebb motorkerékpárral Pasolini a legjobbat tudta hozni a versenyeken, és ez kezdete lett egy epikus konfrontációnak Mike Hailwood- al , majd egy Hondával motorozva , Pasolini felébresztette riválisát aki újjáéledt, az Agostini-val, egy MV Agusta versenyzővel.

 Az 1968-as szezon második helyezettje lett Agostini a 350cc-os bajnokságon , miután megszerezte a 250cc-os és a 350cc-os olasz címeket.

1969. vegyes eredményeket hozott, így Pasolini elvesztette Benelli csapattársát, Kel Carruthers- t a 250cc-os világbajnokságon. Az 1970-es Grand Prix motorkerékpár-versenyszakasz 250cc-es osztályozásának új szabályai, a kategóriát kéthengeres kerékpárokra korlátozták, ami arra késztette a Benelli csapatot, hogy koncentráljon a 350cc-es osztályra.

Rossz szezon után Pasolini elhagyta a Benellit és csatlakozott az Aermacchi-hoz, akik a Harley-Davidson -nal egyesültek .

Az 1971-es szezon nagy részét elvesztette az Aermacchi / Harley-Davidson 250cc kerékpár tesztelését, amelynek fejlesztése sokkal hosszabb időt vett igénybe, mint amire számítottak. A kapott motorkerékpár nem volt jobb a többinél, és számos újonnan érkező versenyző növelte a versenyt; köztük Jarno Saarinen volt , akivel szemben Pasolini egyetlen ponttal elvesztette 1972-ben a 250cc-os világbajnokságot .

Halálos baleset

Pasolini életét vesztette

 1973. május 20-án, a monzai olasz nagydíjon . Motorproblémák miatt nem tudta befejezni a 350cc-os versenyt, és így négy körrel a verseny vége elött kiesett a versenyből. Igy indult neki a 250cc-os versenynek. A felfokozott érzelmek, a stressz nagyon nehézzé tette a startot. Az első körben, Jarno Saarinen , közvetlenül a háta mögött motorozott, mikor Pasolini gépe kivágódott a pályáról, és a vaskorlátról visszacsapódott. A motort nem tudta elkerülni Saarinen és szintén elesett, láncreakciót okozva, amely végül tizenkét versenyzőt érintett, és Pasolini és Saarinen halálát okozta.

Sok találgatás vette körül a baleset valószínű okait, és a leggyakoribb magyarázat arra utal, hogy a 350 cc-os verseny során a pályán maradt olajfolt (amikor Walter Villa Benelljiéből kiszivárogott az előző körben, de a bajnoki pontok gyűjtésének ösztönzése a versenyző az olaj szivárgás ellenére folytatja a versenyt) valószínűleg a motorkerékpárt elcsúsztatta. Noha bizonyítást nyert, hogy a verseny rendezői elhanyagolták a pálya tisztítását a 250 cc-os verseny előtt. Az egyik versenyző, John Dodds , aggályait ismertette a hatóságokkal, akik zokon vették a felelősségre vonást és csak fenyegetésekkel kellett szembenéznie. Pasolini bukása és az „általa „okozott kár, járműve összhangban van egy motorproblémával, valószínűleg a dugattyú besülésével. 

A Ducati Paso Motorkerékpár

1986-ban Pasolini tiszteletére a Cagiva tulajdonában lévő Ducati Motor Holding bemutatta új motorkerékpárját a Pasolini nevű Ducati Pasót , amelyet Massimo Tamburini tervezett, a Bimota társalapítója.