Marquez, som för närvarande kör för Gresini - Ducatis satellitteam, som han anslöt till i början av 2024 efter 11 säsonger hos Honda - kommer att ersätta den italienska föraren Enea Bastianini på ett tvåårskontrakt.
Hans ankomst till de regerande världsmästarna var allmänt förväntad efter att det meddelats att den lovande Jorge Martin skulle ansluta sig till Aprilia från Ducati-Pramac, ett annat av Ducatis satellitteam.
Marc Marquez, på 136 poäng, är för närvarande trea i tabellen för MotoGP Rider's World Championship 2024, bakom Martin, 171 poäng, och Bagnaia, på 153 poäng.