A két kisebb kategória versenyei után délután kettőkor elérkezett Misanóban a legnagyobb géposztály futamának ideje. A rajtelsőséget új pályacsúcsot futva Marc Marquez szerezte meg a címvédő Jorge Lorenzo, valamint a szokatlanul jó időmérőt futó Valentino Rossi előtt. A vb-éllovas újonc csapattársa, Dani Pedrosa a második sorba kényszerült, ahol Cal Crutchlow és legjobb CRT-sként parádés eredményt Aleix Espargaro volt a társa. Stefan Bradl lett a hetedik, Alvaro Bautista pedig a nyolcadik a kvalifikáción, míg a top10-et a két gyári Ducati zárta Andrea Dovizioso, Nicky Hayden sorrendben.
A 28 körös viadal rajtját nem kapta el túl jól Marquez, ugyanis Lorenzo és a szokásosan nagy startot fogó Pedrosa is lehagyta, míg a spanyol mögé némi meglepetésre Espargaro zárkózott fel negyediknek. Hamar kiderült azonban, hogy az Aspar csapat motorosa kiugrott a piros lámpák kialvásakor, amelynek eredménye egy áthajtásos büntetés lett, de ráadásul már előtte Rossi és Crutchlow is hamar legyűrte a spanyolt. Mindeközben Lorenzo viszont elég jelentős, bő két másodperces előnyt motorozott ki a Repsol Hondákkal szemben, akiket közvetlen közelről üldözött a másik gyári Yamahával a "Doktor".

Marquez ugyan Silverstone után is kikapott Lorenzótól, ám előnye még így is 34 pont az összetettben
Az ötödik körben aztán olyat láthattunk, amit idén nem túl gyakran: Marquez elmérte az egyik féktávot, s a túl szélesre vett kanyarnak köszönhetően Rossi megörökölte tőle a harmadik helyet. Mögöttük Crutchlow és Bradl viaskodott az ötödik pozícióért, majd jött a három talpon maradt Ducati (Iannone néhány körrel korábban bukott) előtt teljesen egyedül haladó Bautista. Az olaszok gyári motorosai ezúttal Pirróval kiegészülve egyébként az elmúlt hétvégékhez hasonlóan ezúttal is szép küzdelmet vívtak egymással, amit némi lélegzetvételnyi hátrányból figyelt Bradley Smith.
Az élmezőnyben a 13. körben jött az első változás: Marquez hibája után visszazárkózott Rossi mögé, majd egy látványos manőverrel maga mögé is utasította az olaszt. A spanyol hamar le is rázta a kilencszeres világbajnokot, de nem érte be ennyivel: üldözőbe vette Pedrosát, aki valamelyest szintén közeledni tudott Lorenzóra. 11 kör volt még hátra a versenyből, amikor aztán meg is cserélődött a sorrend a repsolosok között, s Marquez iramodhatott a regnáló világbajnok után. A tendencia azonban nem ebbe az irányba mutatott, a különbség ugyanis három másodperc környékén állandósult, Pedrosa viszont nem szakadt le honfitársáról, így inkább közöttük lehetett számítani csatára.

Pedrosa ismét csak harmadikként zárt, s ezzel már a tabellán is csak ezt a pozíciót foglalja el
Hét körrel a vége előtt aztán Pedrosa vissza is bújt a vb-éllovas mellé, aki azonban nem adta könnyen magát, ugyanis szinte azonnal visszakínálta és megelőzte. Ezt követően azonban a rutinosabb spanyolnak már nem volt sansza előrébb kerülni, ugyanis tizedről tizedre leszakadt kollégájáról. Az izgalmakat így az egész verseny alatt egymással csatázó Crutchlow és Bradl szolgáltatta az utolsó körben, amely harcból végül az LCR Honda német versenyzője került ki győztesen.
Jorge Lorenzo eközben senkitől sem zavartatva, közel három és fél másodperces előnnyel gyűjtötte be idei ötödik futamgyőzelmét, s ezzel a sikerek számít tekintve beérte a másodikként záró Marc Marquezt. A tabellán pedig az ezúttal harmadik helyen záró Dani Pedrosát fogta be, így mindketten 34 ponttal maradnak el a továbbra is vezető újonctól, ráadásul több győzelme miatt már a yamahás áll ezüstérmes pozícióban. Rossi lett a negyedik, Bradl az ötödik, Crutchlow a hatodik, majd jött Bautista, a top10-et pedig három Ducati zárta Dovizioso, Hayden, Pirro sorrendben.
A világbajnoki sorozat következő állomása Aragón lesz, ahová két hét múlva látogat majd a mezőny.
A futam végeredménye:
| 1. | Jorge LORENZO | Yamaha Factory Racing | Yamaha | 44:05.522 |
| 2. | Marc MARQUEZ | Repsol Honda Team | Honda | +3.379 |
| 3. | Dani PEDROSA | Repsol Honda Team | Honda | +7.368 |
| 4. | Valentino ROSSI | Yamaha Factory Racing | Yamaha | +15.062 |
| 5. | Stefan BRADL | LCR Honda MotoGP | Honda | +22.355 |
| 6. | Cal CRUTCHLOW | Monster Yamaha Tech 3 | Yamaha | +22.599 |
| 7. | Alvaro BAUTISTA | GO&FUN Honda Gresini | Honda | +31.059 |
| 8. | Andrea DOVIZIOSO | Ducati Team | Ducati | +42.702 |
| 9. | Nicky HAYDEN | Ducati Team | Ducati | +44.858 |
| 10. | Michele PIRRO | Ignite Pramac Racing | Ducati | +47.818 |
| 11. | Bradley SMITH | Monster Yamaha Tech 3 | Yamaha | +48.011 |
| 12. | Colin EDWARDS | NGM Mobile Forward Racing | FTR Kawasaki | +1:03.154 |
| 13. | Aleix ESPARGARO | Power Electronics Aspar | ART | +1:07.600 |
| 14. | Hiroshi AOYAMA | Avintia Blusens | FTR | +1:15.528 |
| 15. | Danilo PETRUCCI | Came IodaRacing Project | Ioda-Suter | +1:17.907 |
| 16. | Claudio CORTI | NGM Mobile Forward Racing | FTR Kawasaki | +1:29.655 |
| 17. | Randy DE PUNIET | Power Electronics Aspar | ART | +1:33.990 |
| 18. | Michael LAVERTY | Paul Bird Motorsport | PBM | +1:36.860 |
| Helyezetlen: | ||||
| Bryan STARING | GO&FUN Honda Gresini | FTR Honda | 4 kör | |
| Hector BARBERA | Avintia Blusens | FTR | 7 kör | |
| Yonny HERNANDEZ | Paul Bird Motorsport | ART | 19 kör | |
| Karel ABRAHAM | Cardion AB Motoracing | ART | 21 kör | |
| Andrea IANNONE | Energy T.I. Pramac Racing | Ducati | 25 kör | |
| Lukas PESEK | Came IodaRacing Project | Ioda-Suter | 25 kör | |