Akárcsak az egész hétvégén, a katalán forduló utolsó programján, a királykategória futamán is verőfényes napsütés és hőség fogadta a motorosokat és a kilátogató nézőket. A 25 körös viadalnak a szombati időmérésen körrekordot futó, a világbajnokságot a címvédő Jorge Lorenzo előtt 12 pontos előnnyel vezető Dani Pedrosa vághatott neki az élről, míg a második pozíciót az a Cal Crutchlow szerezte meg, aki a vasárnap délelőtti bemelegítő edzésen egy ezredmásodperccel megelőzte a harmadik rajthelyről induló regnáló világbajnokot. A második sor elejéről a szenzációs teljesítményt nyújtó Alvaro Bautista várhatta a piros lámpák kialvását, majd következett Nicky Hayden legjobb ducatisként, valamint az összetett harmadik helyén álló Marc Marquez. Valentino Rossi a hetedik pozícióba kvalifikálta magát, mellőle pedig Andrea Iannone rajtolhatott, aki némi meglepetésre megelőzte névrokonát, a gyári Ducatival vitézkedő Doviziosót.

A rajtnál Pedrosa egy leheletnyivel rosszabbul jött el, mint Lorenzo, így az első kanyarba már a yamahás fordult elsőként, míg az igazán nagy startot Marquez produkálta, aki a hatodik helyről felzárkózott mögéjük a harmadik pozícióba. Crutchlow két helyet rontva negyedikként fordult, mögötte pedig már Rossi haladt. A kilencszeres világbajnok azonban majdnem ugyanarra a sorsra jutott, mint két hete Mugellóban, ugyanis Bautista egy nagyon bátor manőverrel próbálta megelőzni az olaszt, ám ezúttal a "Doktor" megúszta az esetet, a spanyol egymaga csúszott ki a 10-es kanyarban, ahová nem sokkal később Michele Pirro is megérkezett, bár ő legalább tudta folytatni a körözést. A Rossi mögött zajló kavarodásból a harmadik körig Bradl húzta a legtöbb hasznot, aki a tizedik rajthelyről nekirugaszkodva már maga mögé utasította a Ducatikat, akik Hayden, Iannone, Dovizioso sorrendben haladtak mögötte.

A negyedik körben Lorenzo haladt az élen, de szorosan követte őt a két Repsol Honda, akik közül a hátrébb haladó Marquez egy ízben túl szélesre vette az ominózus 10-es kanyart. A vezető hármas mögött nem sokkal leszakadva haladt Crutchlow és Rossi, majd egy nagyobb szünetet követően jött a nagy csatát vívó Bradl és Hayden, őket pedig már Dovizioso követte, miután Iannone ugyancsak a kritikusnak számító 10-es kanyarban volt kénytelen feladni a versenyt, miután kicsúszott alóla a Ducati. Húsz körrel a vége előtt aztán Crutchlow megmutatta, hogy nem csak ott lehet bukni: a Tech3 brit motorosa a pálya első szakaszán esett ki. Néhány másodperccel később viszont az idő közben Bradl elé keveredő Hayden már nem akart különcködni: a 2006-os világbajnok számára is a 10-es kanyar jelentette a Katalán Nagydíj végét.

A meglehetősen sok bukást hozó első negyed után (Randy de Puniet is kiesett idő közben, s Lukas Pesek is meglátogatta a sóderágyat, de a cseh folytatni tudta a futamot) már csak 17 versenyző volt a pályán, akik közül Lorenzo állt az élen, lélegzetvételnyi előnyre szert téve az inkább egymással csatázni kezdő Pedrosa és Marquez előtt. Rossi zavartalanul motorozott a negyedik helyen, Bradl számára azonban ismét egy Ducati kezdett forró pillanatokat okozni: ezúttal Dovizioso érkezett meg nagyon az LCR Honda német pilótájára. Féltávhoz közeledve állandósulni látszottak a különbségek: Lorenzo nem tudta folytatni az elszakadást a Hondákkal szemben, sőt mintha közeledtek volna hozzá a repsolosok, de Marquez még mindig közelebb haladt csapattársához, mint Pedrosa a Yamahához. Rossi három-négy másodperces lemaradással követte a vezető triót, de hátra felé sem kellett nézegetnie, mert Bradl és Hayden nyolc-kilenc másodpercre volt tőle.

Kilenc körrel a vége előtt a rengeteg esésnek köszönhetően a tizedik helyen haladó Hector Barbera is elesett, s ezzel Pirro a futam eleji hibája ellenér újra a top10-ben találta magát. Előtte két CRT haladt: Aleix Espagaro, akinek öccse másfél órával korábban megnyerte a Moto2-es futamot, valamint Colin Edwards foglalta el a nyolcadik és kilencedik helyeket. Közben a legjobb hatban csupán annyi változás történt, hogy Bradl valamelyest elnyúlt az ötödik helyen az őt üldöző Dovitól, míg az élen álló hármas között folyamatosan lüktetett a különbség, de támadást egyikük sem tudott indítani a másik ellen. Hat körrel a leintést megelőzően aztán Lorenzo megint meglógni látszott, Pedrosa és Marquez között viszont nagy harc volt kialakulóban a második helyért.

Nem is kellett csalódnunk a két spanyolban: négy körrel a vége előtt Marquez elkezdte keményen támadni csapattársát. Ennek azonban majdnem az újonc pilóta itta meg a levét: az utolsó előtti körben nagyon szűken akart bebújni Pedrosa mellé a harmadik kanyarban, s össze is ért a két motor, de mindketten állva maradtak, nem gyarapították a kiesők már amúgy is meglehetősen hosszú listáját. Marquez azonban nem adta fel: bár az incidenst követően némileg leszakadt Pedrosától, az utolsó kör végére ismét utolérte a világbajnokság éllovasát, s bizony nem sokon múlott, hogy a célvonalhoz már a tabella harmadik helyén álló spanyol érkezzen meg.

Eközben Jorge Lorenzo magabiztos előnnyel befutott az első helyen, s a katari és mugellói futamok után megszerezte idei harmadik győzelmét is, amelyet természetesen hazai közönség előtt hatalmas ünnepléssel fogadott a levezető körben. A Repsol Hondák között maradt tehát a Pedrosa, Marquez sorrend, ez pedig azt jelentette, hogy előbbi megtartotta az első helyét a pontversenyben, és mindössze öt pontot bukott Lorenzóval szemben, így hét egység előnnyel utazhat majd Assenbe. A dobogósok mögött a teljesen sima és zavartalan versenyt futó Valentino Rossi ért célba negyedikként, majd következett Bradl, a hatodik helyen pedig a végül Doviziosót utolérő és megelőző Bradley Smith futott be. Aleix Espargaro lett a legjobb CRT-s a nyolcadik helyen, megelőzve Colin Edwardsot, a tizedik helyen pedig Pirro zárt.
Folytatás két hét múlva a versenynaptár egyetlen szombati viadalával, a Holland Nagydíjjal.
A futam végeredménye:
| 1. | Jorge LORENZO | Yamaha Factory Racing | 43"™06.479 |
| 2. | Dani PEDROSA | Repsol Honda Team | +1.763 |
| 3. | Marc MARQUEZ | Repsol Honda Team | +1.826 |
| 4. | Valentino ROSSI | Yamaha Factory Racing | +5.874 |
| 5. | Stefan BRADL | LCR Honda MotoGP | +26.756 |
| 6. | Bradley SMITH | Monster Yamaha Tech 3 | +32.228 |
| 7. | Andrea DOVIZIOSO | Ducati Team | +32.692 |
| 8. | Aleix ESPARGARO | Power Electronics Aspar | +58.615 |
| 9. | Colin EDWARDS | NGM Mobile Forward Racing | +1:03.142 |
| 10. | Michele PIRRO | Ignite Pramac Racing | +1:09.774 |
| 11. | Danilo PETRUCCI | Came IodaRacing Project | +1:24.377 |
| 12. | Claudio CORTI | NGM Mobile Forward Racing | +1:33.679 |
| 13. | Yonny HERNANDEZ | Paul Bird Motorsport | +1:45.355 |
| 14. | Bryan STARING | GO&FUN Honda Gresini | +1:50.745 |
| 15. | Javier DEL AMOR | Avintia Blusens | 1 kör |
| 16. | Lukas PESEK | Came IodaRacing Project | 1 kör |
| Out | |||
| -- | Hector BARBERA | Avintia Blusens | 10 kör |
| -- | Karel ABRAHAM | Cardion AB Motoracing | 15 kör |
| -- | Cal CRUTCHLOW | Monster Yamaha Tech 3 | 20 kör |
| -- | Nicky HAYDEN | Ducati Team | 20 kör |
| -- | Andrea IANNONE | Energy T.I. Pramac Racing | 21 kör |
| -- | Randy DE PUNIET | Power Electronics Aspar | 24 kör |
| -- | Alvaro BAUTISTA | GO&FUN Honda Gresini | |
| -- | Michael LAVERTY | Paul Bird Motorsport | |