続く、2011年にはJ-GP2クラスにスイッチ、6戦5勝を記録してチャンピオンを獲得、この年にもてぎで行なわれた世界グランプリMoto2クラスに代役参戦、決勝朝のウオームアップで転倒、ケガを負ったため、決勝は欠場することになるが、再び世界への挑戦をつかむことになった。
2012年より、イタル・トランスレーシングチームよりMoto2クラスにフル参戦、初年度はスペインGPの5位を最高位にランキング15位を獲得。2年目の2013年には開幕戦のカタールGPでグランプリ初表彰台となる3位に入賞。フランスGPではグランプリ初ポールポジションを獲得するなど、この年は通算3位1回、2位に4回と計5回表彰台に立つ活躍を見せ、ランキング8位と躍進した。
2014年にはイデミツ・ホンダ・チームアジアに移籍。2014年はランキング22位と苦戦を強いられたが、2015年はサンマリノGPで3位表彰台に立つなどランキング8位に。
今シーズンもイデミツ・ホンダ・チームアジアから参戦し、コンスタントに上位につけ、カタルニアGPで3位入賞、そして、オランダGPで念願のグランプリ初優勝を達成し、現在ランキング5位につけている。
中上はオランダGPの決勝レース後、「やっと勝てました。本当にうれしいです。チームに、そして応援してくれているファンの皆さんにも感謝の気持ちでいっぱいです。応援ありがとうございました。君が代、最高でした。最高のレースでしたし、最高の一日となりました」とコメントした。
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