De Angelis llegó en 2016 al Campeonato del Mundo MOTUL FIM Superbike tras una larga trayectoria en el Campeonato del Mundo de MotoGP, donde compitió en todas las categorías tras desembarcar en 2000 compitiendo en 125cc. En 2004 dio el salto al «cuarto de litro» firmando la 3ª posición final tanto en 2006 como en 2007. En la siguiente campaña debutó en la categoría reina bajo la tutela de Gresini. En 2010 disputó la campaña inaugural de Moto2 con el equipo JiR, concluyendo en la 11ª posición de la general. Después de varias temporadas en la categoría intermedia, en 2014 tuvo la oportunidad de regresar a MotoGP para sustituir al retirado Colin Edwards en el Forward Racing, equipo con el que había corrido ya en 2012.
En 2015 el sanmarinense pilotó la Aprilia del equipo Octo Ioda Racing. Después de puntuar en Cataluña y Gran Bretaña, sufrió un grave accidente en Japón que le impediría volver a competir en el resto de la temporada. Una vez recuperado, en 2016 inició una nueva etapa en su carrera deportiva trasladándose al paddock de WorldSBK junto con el Ioda Racing. Tras una primera parte de campaña centrada en su adaptación al Campeonato, De Angelis obtuvo el premio a su perseverancia en Lausitzring (Alemania) con su segunda posición en la Carrera 2, sólo superado por Rea. En 2017, De Angelis disputa su segunda temporada en el Campeonato del Mundo de Superbike a bordo de una Kawasaki ZX-10R y defendiendo ahora los colores del Team Pedercini Racing.