Les trois fondateurs de Bimota sont Valerio Bianchi, Giuseppe Morri et Massimo Tamburini ; le nom de la firme correspondant aux deux premières lettres de ses créateurs. C’est à Rimini, en 1966, que les associés créent d’abord une entreprise de chauffage et climatisation qui deviendra par la suite la société qu’on connaît aujourd’hui. En 1973, leur première moto, la HB1 Honda-Bimota 1, est conçue par Massimo Tamburini. Il imagine un cadre plus stable que celui des motos japonaises qu’il monte sur sa Honda CB 750 Four. Sur le circuit de Misano, un pilote remarque l’engin et passe commande. La branche motocyclette voit le jour et se nomme “Bimota Meccanica”. À la suite du départ de Bianchi, Morri et Tamburini accentuent leurs efforts en termes de développement et commercialisent des pièces et des kits homologués comprenant cadre, fourche avant et bras oscillant. Sont aussi vendues d’autres éléments qui permettent de monter une moto d’occasion équipée d’un moteur japonais. La société transalpine remporte en 1974 sa première victoire en Grand Prix de vitesse avec une YB1 dotée d’un moteur Yamaha 250 puis 350 cm³. Tout au long de son histoire, Bimota adopte une dénomination particulière pour ses motos. La marque utilise un code alphanumérique où la première lettre correspond au fabriquant du moteur, la seconde indique l’usine d’assemblage, le chiffre indique le rang de sortie du modèle d’un même motoriste. La DB4 par exemple, est la 4ème Bimota motorisée par Ducati. Cependant, il existe quelques exceptions : la BB1, la Tesi, la V-Due et la BBX où le x désigne cross.
Hormis la HB1, vendue seulement à une poignée d’exemplaires, il faudra attendre 1976 pour voir le constructeur italien sortir ses premières motos routières : la SB2 puis la KB1. Il s’agissait en fait de kits complets à adapter sur une deux-roues. La KB2 550 cm³ fut la première cylindrée livrée clés en main. Les années 1970 verront l’arrivée des châssis japonais en aluminium. La firme survivra et augmentera sa production chaque année jusqu’à la sortie de son best-seller : la SB6. En 1980, le titre suprême de Champion du monde de vitesse en 350 cm³ est remporté par le pilote Jon Ekerold. Sept ans plus tard, Virginio Ferrari gagne à nouveau sur une YB4 avec moteur Yamaha 750 FZ. En 1984, Tamburini quitte Bimota pour rejoindre Cagiva en 1985. Il y dessinera la Ducati Paso et la fameuse Ducati 916, de nos jours encore très prisée sur le marché de la moto d’occasion. Tamburini est remplacé par l’ingénieur Federico Martini qui abandonnera peu à peu les cadres tubulaires pour ceux en aluminium. La seule machine conçue entièrement par Bimota fut la V-Due. Quelques prototypes ayant pour particularité d’être montés avec un deuxième bras oscillant au lieu d’une fourche sont imaginés. Le Tesi par exemple sera décliné en Tesi 1/D en 1990. Vint ensuite l’ambitieux projet de la la V-Due : créer une machine deux temps pouvant participer aux grands prix en 500 cm³ tout en visant une homologation pour circuler sur route. En championnat italien, la version carburateur fut très prometteuse. Cependant, celle à injection, homologuée aux normes antipollution, connut de sérieux problèmes de mise au point qui obligèrent l’usine à racheter les modèles déjà vendus. Résultat : la firme cesse son activité en 2001.
Rachetée en 2005 par un géant de l’industrie pharmaceutique, Roberto Comini, l’usine reprend sa production avec la sortie, tout d’abord, des séries spéciales SB8K Santa Monica et Gobert. Parallèlement, un contrat de partenariat est signé avec le constructeur italien Vyrus qui distribue la Vyrus 984 C³ 2V sous le nom Tesi 2/D. La même année, la sportive DB5 est présentée. Son succès aidant, elle est déclinée, en 2006, en DB6 roadster - une bonne facture à dénicher en moto d’occasion. La DB7 Oronero dotée d’un cadre treillis en fibre de carbone est la plus grande innovation de l’année 2008. En 2010, avec la HB4, Bimota s’engage en Moto2. En 2013, Roberto Comini vend la société à Daniele Longoni et à Marco Chiancianesi.