En su primer año completo en el Mundial, corrió con una Malaguti, en el equipo Semprucci Angaia Racing y logró terminar trece carreras de un total de dieciséis, consiguiendo 4 puntos.
En el 2004, pasó a correr con una Honda siempre con el equipo Angaia Racing, ese año logró terminar todas las carreras del campeonato, estando regularmente en los puntos. Su mejor posición fue 6.º, en el Gran Premio de Malasia. Terminó el Mundial en la posición 14, con un total de 60 puntos.
2005 - 2006
En su tercera temporada en 125cc, fichó por el equipo oficial KTM y consiguió estar en los puntos en todas las carreras que terminó. Ese mismo año consiguió su primera victoria en el Gran Premio de Inglaterra. Finalizó 7.º en el Mundial con 123 puntos.
En 2006, continuó corriendo por la marca austriaca KTM, consiguió un ser 3.º en Japón, y terminó 9.º en el Mundial, con un total de 97 puntos.
2007 - 2008
En el 2007 dio el salto a la categoría de 250cc, con una Honda y el patrocinio de Repsol, y consiguió acabar quince de las diecisiete carreras, todas ellas en los puntos, y como mejor resultado obtuvo un 5.º puesto en el Gran Premio de Francia. Terminó el Mundial en la 9.ª posición, con 109 puntos.
En su segunda temporada en 250cc, Repsol cambió Honda por KTM, pero con resultados parecidos, Simón consiguió ser cuarto en Australia y Japón, y acabó 10.º con 109 puntos.
En 2010 dio el salto a la categoría de Moto2, con la Suter del Aspar Team, consiguió tres poles y terminó ocho veces en el podium, terminando 2.º en el Campeonato del Mundo, con 201 puntos, por detrás del manresanoToni Elías.
En 2011, la que debía ser su temporada, cuando iba segundo en la clasificación, a escasos puntos del líder, sufrió un accidente en el Gran Premio de Cataluña, a causa de que el piloto turco Kenan Sofuoglu, lo embistiera por detrás sin que este pudiera hacer nada para salvar la caída. Simón acabó con una fractura conminuta diafisaria de tibia y peroné, que le dejó sin correr casi dos meses perdiéndose cuatro carreras, y sin opciones al título.[2] En Sachsenring, su primera carrera tras su lesión, volvió a sufrir una caída.
2012
En 2012 deja el Aspar Team[3] y ficha por BQR, que acaba siendo Avintia Racing.[4] Empieza la temporada con la moto FTR, pero al no dar buenas sensaciones en la primera carrera, continúa con la moto Suter.[5] Al final acaba el Mundial en la posición 17, con solo 60 puntos y un podio en el GP de Indianápolis.
2013
En 2013 ficha por el equipo Italtrans Racing, compartiendo equipo con el japonés Takaaki Nakagami. Julián comienza teniendo problemas de adaptación a su nueva moto (Kalex).
