Durante la temporada 2023 obtuvo sus primeros resultados internacionales con 19 años. En la categoría sub-23 (menores de 23 años) compitió para el club A.R. Monex, equipo de origen mexicano con base en San Marino. Dentro de las clasificación de jóvenes, en junio termina 2° en la Carrera de la Paz sub-23 y un mes después en 3° del Tour de Sibiu. También en juilio, quedó 3° en la general del Giro del Valle de Aosta. ^[4]​

Anunciado como uno de los favoritos para el Tour del Porvenir, el 25 de agosto ganó la sexta etapa en el Col de la Loze. Al inicio de la octava y última etapa, ocupaba la segunda posición de la general, a 54 segundos de Matthew Riccitello. Consiguió revertir la carrera para ganar la clasificación general finalizando segundo en la etapa con casi tres minutos de ventaja sobre el maillot amarillo. Se convirtió en el primer mexicano en la historia en ganar la carrera^[5]​ y se convirtió en el primer corredor en ganar todas las clasificaciones, es decir, la clasificación general, la clasificación por puntos, la clasificación de montaña y la de mejor joven.

Participa en la People's Choice Classic como preparación a su debut como profesional y consigue finalizar en la tercera posición.^[6]​

En su segundo día como profesional, inauguró su palmarés en el UCI WorldTour, imponiéndose en la 2.ª etapa del Tour Down Under.^[7]​ Consumó su gran actuación finalizando en el tercer lugar (quedó a solamente 11 segundos del primer sitio) y como ganador en la clasificación de los jóvenes.^[8]​ Participa también en la 18.ª edición de la Strade Bianche 2024 en la que a pesar de mantenerse muy activo en la primer parte de la carrera, no consigue finalizar la prueba. ^[9]​

En febrero participó dentro de la UCI ProSeries 2024 en la Figueira Champions Classic terminando en la posición 37 ^[10]​ y días después en la Vuelta al Algarve en la que quedó en lugar 45, teniendo su mejor actuación en la contrarreloj individual de la etapa 4 terminando en el 4.º lugar (a 37 segundos líder belga, Remco Evenepoel).^[11]​

Logra además finalizar en otros top 10 del UCI WorldTour 2024; en el Tirreno-Adriático finalizando en la 4.ª posición -2° clasificación de jóvenes- (a 2.20 del líder danés, Jonas Vingegaard)^[12]​ y en la 7.ª posición -2° clasificación de jóvenes- de la Vuelta al País Vasco;^[13]​ además se quedó a 3 lugares de otro top 10 al finalizar 13° -6° clasificación de jóvenes- en la Vuelta a Suiza.^[14]​

Participa en la 75.ª edición del Gran Premio Miguel Induráin finalizando en la 13.ª posición y terminando como el mejor latinoamericano.^[15]​

Su primera victoria en una carrera por etapas llegó en abril de 2024 cuando consiguió el triunfo en la Vuelta a Asturias dentro de la UCI Europe Tour, en la que además logró la victoria en la 1.ª etapa y las clasificaciones por puntos y de mejor joven.^[16]​

También dentro de la UCI Europe Tour 2024 finaliza en la 4.ª posición en el G. P. Kanton Aargau^[17]​ y en la 6.ª posición del Giro de la Romagna.^[18]​

En su primera competencia en la élite, finalizó en el top 10 en dos etapas, 9.º en la 6.ª y 6.º en la 16.ª y en el lugar 36 de la clasificación general de la Vuelta a España y 6.º en la clasificación de los jóvenes.^[19]​^[20]​ Fue reconocido como el ciclista más combativo en la 19.ª etapa.^[21]​

Finalizó en el lugar 12 de la prueba contrarreloj individual, categoría sub-23, en el Campeonato Mundial de Ciclismo en Ruta que se celebra en Zúrich, Suiza, evento que otorga puntos para el ranking internacional. El bajacaliforniano hizo un tiempo de 38:06.53 minutos, en un recorrido de 29.9 kilómetros, la mejor marca para un ciclista mexicano en un evento mundial de esta clasificación tras superar lo conseguido por Ignacio Sarabia en el Campeonato Mundial de Madrid 2005 luego de ubicarse en el sitio 16 con registro de 49:40 minutos.^[22]​ Cuatro días después, realizó la actuación más destacada para un mexicano en un Campeonato Mundial de Ciclismo en Ruta tras finalizar en el sexto lugar de la prueba categoría sub-23, con un registro de tiempo de 03:58:10 horas, en el evento organizado por la Unión Ciclista Internacional (UCI).^[23]​

El 15 de febrero, en su primera carrera del 2025, finalizó 7º en la cuadragésimo quinta edición de la Vuelta Ciclista Región de Murcia dentro de la UCI Europe Tour 2025, obteniendo la mejor posición de su equipo. ^[24]​

Dos días después, en la IV Clásica Jaén Paraíso Interior 2025 se adjudicó el 2º lugar a 31 segundos del ganador Michał Kwiatkowski. ^[25]​

El 1° de marzo, dentro de las UCI ProSeries, participa en la Classic Sud Ardèche terminando en la posición 34 ^[26]​ y al día siguiente en La Drôme Classic en la posición 31 en donde trabajó para que su compañero de equipo Juan Ayuso se llevará la victoria.^[27]​

Tras su gran desempeño en la La Drôme Classic 2025, vuelve a ser convocado para la 19.ª edición de la Strade Bianche. ^[28]​ De los 168 ciclistas que iniciaron la carrera, solo 98 la completaron, y el joven mexicano Isaac del Toro, terminó llegando a meta en la posición 33, con una destacada participación ayudando a su compañero de equipo Tadej Pogačar a que consiguiera su 3.ª Strade Bianche. Cabe señalar que el joven prodigio mexicano, no se podía tampoco acabar totalmente sus energías, pues ya estaba confirmado dentro de la convocatoria del UAE, para competir nuevamente en la histórica Tirreno-Adriático^[29]​ en donde finalizó en la 19.ª posición -6° clasificación de jóvenes- (a 2.33 de su coequipero, Juan Ayuso).^[30]​

El 19 de marzo se impone en la 106.ª edición de la Milán-Turín, la clásica de un día más antigua del calendario ciclista con un tiempo de 3:56:49.^[31]​Del Toro es el ciclista más joven y primer mexicano en ganar esta clásica.^[32]​ Tres días después compite en la Milán-San Remo 2025 donde termina en el Top 15 al finalizar en la posición 13.ª a 43 segundos del ganador, terminando como el mejor latinoamericano y el mejor joven.^[33]​

2023 (como amateur)

• Tour del Porvenir, más 1 etapa

2024

• 1 etapa del Tour Down Under
• Vuelta a Asturias, más 1 etapa

2025

• Milán-Turín

—: no participa
Ab.: abandono

—: no participa
Ab.: abandono

—: no participa
Ab.: abandono

•   Monex Pro Cycling Team (2023-2024) ^[34]​
•   UAE Team Emirates (2024-) ^[35]​
  • UAE Team Emirates (2024) ^[36]​
  • UAE Team Emirates XRG (2025-)

• Isaac Del Toro – ProCyclingStats