Την τρίτη του συνεχόμενη νίκη πήρε ο Jorge Lorenzo που κλείνει πλέον τη διαφορά από τον Rossi στη βαθμολογία. Εγκατέλειψαν οι Dovizioso και Marquez μετά από πολύ καλό αγώνα και για τους δύο.

Ο αγώνας ξεκίνησε με τον Andrea Dovizioso να παίρνει την πρώτη θέση από τον Andrea Iannone, που έπεσε πίσω και από τον Lorenzo προτού οι μοτοσυκλέτες φτάσουν στην πρώτη στροφή της εκπληκτικής πίστας του Mugello. Στα μέσα του πρώτου γύρου, ο Lorenzo πέρασε τη Ducati του Dovizioso και πήρε την πρώτη θέση, την οποία δεν έχασε στη συνέχεια του αγώνα. Παρόλο που είχαμε ανακατατάξεις στην κορυφή, τα φώτα στράφηκαν στον Marc Marquez, που έχοντας ξεκινήσει 13ος κέρδισε οκτώ θέσεις στην πρώτη στροφή! Ο Ισπανός δεν σταμάτησε εκεί και μέχρι το τέλος του πρώτου γύρου πέρασε τους Smith και Iannone για να ανεβεί τρίτος.

Ο Lorenzo αποσπάστηκε από το group που έδινε τη μάχη για τη δεύτερη θέση και αποτελούταν από τους Dovizioso, Marquez, Iannone και Pedrosa. Η σειρά έμεινε έτσι για μερικούς γύρους, αλλά μετά από μία μεγάλη μάχη, ο Iannone ανέβηκε έγινε ο επικεφαλής του group, μπροστά από τους Marquez, Pedrosa και Dovizioso. Την ίδια στιγμή, ο Rossi ανέκαμπτε από μία κακή εκκίνηση που τον έριξε στην 11η θέση, κέρδισε πέντε και προσπάθησε να φτάσει τις Honda και τις Ducati που μάχονταν αρκετά μακριά από τον Lorenzo. Εκτός αγώνα βγήκε ο Aleix Espargaro μετά από επαφή με τον Danilo Petrucci.

Ο Rossi έφτασε τον Dovizioso και τον πέρασε, δύο γύρους προτού ο αναβάτης της Ducati εγκαταλείψει, έχοντας κάποιο πρόβλημα με την GP15. Ο επόμενος στόχος του Ιταλού ήταν ο Pedrosa και μετά από μερικούς γύρους πέρασε. Με έξι γύρους για το τέλος, ο Marc Marquez προσπάθησε να περάσει τον Iannone και μετά από μερικές εναλλαγές μεταξύ τους ο Marquez έκανε το λάθος και βγήκε εκτός αγώνα! Πτώση λίγο αργότερα είχε και ο Cal Crutchlow που έχασε την έβδομη θέση.

Με τον Lorenzo να κατακτά την τρίτη συνεχόμενη νίκη του και να κλείνει τη διαφορά από τον Rossi, που είναι πρώτος στη βαθμολογία, στους έξι βαθμούς ολοκληρώθηκε ο αγώνας στο Mugello. Το καλύτερο αποτέλεσμα της καριέρας του πήρε ο Andrea Iannone λίγες μέρες μετά από μία εγχείρηση στο αριστερό του χέρι. Τρίτος ήταν ο Rossi, με τον Pedrosa να μην έχει το ρυθμό να τον ανταγωνιστεί στο τέλος και τις δύο Tech3 να τον ακολουθούν.

Pos.RiderTeamBikeTime/Gap
1Jorge LORENZOMovistar Yamaha MotoGPYamaha41'39.173
2Andrea IANNONEDucati TeamDucati+5.563
3Valentino ROSSIMovistar Yamaha MotoGPYamaha+6.661
4Dani PEDROSARepsol Honda TeamHonda+9.978
5Bradley SMITHMonster Yamaha Tech 3Yamaha+15.284
6Pol ESPARGAROMonster Yamaha Tech 3Yamaha+15.665
7Maverick VIÑALESTeam SUZUKI ECSTARSuzuki+23.805
8Michele PIRRODucati TeamDucati+29.152
9Danilo PETRUCCIOcto Pramac RacingDucati+32.008
10Yonny HERNANDEZOcto Pramac RacingDucati+34.571
11Scott REDDINGEG 0,0 Marc VDSHonda+38.553
12Loris BAZAthinà Forward RacingYamaha Forward+42.158
13Hector BARBERAAvintia RacingDucati+44.801
14Alvaro BAUTISTAAprilia Racing Team GresiniAprilia+50.435
15Eugene LAVERTYAspar MotoGP TeamHonda+53.060
16Mike DI MEGLIOAvintia RacingDucati+1'15.265
17Karel ABRAHAMAB MotoracingHonda+1'15.381
18Marco MELANDRIAprilia Racing Team GresiniAprilia+1'41.840
Not Classified
Cal CRUTCHLOWCWM LCR HondaHonda3 Laps
Marc MARQUEZRepsol Honda TeamHonda6 Laps
Andrea DOVIZIOSODucati TeamDucati10 Laps
Stefan BRADLAthinà Forward RacingYamaha Forward20 Laps
Nicky HAYDENAspar MotoGP TeamHonda20 Laps
Aleix ESPARGAROTeam SUZUKI ECSTARSuzuki21 Laps
Jack MILLERCWM LCR HondaHonda21 Laps
Alex DE ANGELISE-Motion IodaRacing TeamART21 Laps