Majdnem már a start előtt dráma volt a MotoGP San Marinó-i Nagydíján, Danilo Petrucci motorját ugyanis le kellett tolni a rajtrácsról, de végül elfoglalhatta az eredeti pozícióját. A pole-ból induló Jorge Lorenzo simán megőrizte a vezetést a rajt után, mögé pedig Andrea Dovizioso zárkózott fel az első kör végére. Marc Marquez is igyekezett tartani a lépést, a második körben roppant kemény manőverrel ment el Jack Miller mellett, aki aztán nem sokkal később immár egyedül haladva bukott is. Mögöttük Maverick Vinales, Alex Rins, Cal Crutchlow és Valentino Rossi követte egymást.
Néhány kör elteltével az első hármas teljesen összeállt, sőt Dovizioso a vezetést is átvette ducatis csapattársától. Hátrébb Crutchlow és Dani Pedrosa is jött felfelé: a táv harmadánál a brit már negyedikként haladt, míg a szezon végén visszavonuló spanyol a Yamahákkal harcolt. Dovizioso viszont az élen apránként elkezdte leszakítani két üldözőjét, féltávnál már egy másodperc fölötti volt a fórja. A két spanyol viszont egymásnak feszült mögötte, Lorenzo egyik hibáját kihasználva Marquez be is jött jövő évi csapattársa elé.
Persze Lorenzo sem hagyta annyiban a dolgot, szenzációs csata kezdődött közöttük, végül többkörös adok-kapok után a ducatis visszavette a második helyet. Bár az ötszörös vb-győztes még Doviziosóhoz is közeledni tudott, a nagy igyekezetnek azonban az utolsó előtti körben bukás lett a vége a spanyol számára! Dovizioso így végképp senkitől sem zavartatva nyert, Marquez lett a második, a dobogót pedig Crutchlow tette teljessé. Rins az előkelő negyedik helyen hozta be a Suzukit, majd jött a Vinales, Pedrosa, Rossi trió, a top10-be pedig Andrea Iannone, Alvaro Bautista és Johann Zarco tette teljessé.
