Andrea Dovizioso ha ganado la carrera de MotoGP en el GP de San Marino, que junto a la victoria de Dalla Porta en Moto3 i de Bagnaia en Moto2 han completado la fiesta italiana. La caída de Lorenzo ha evitado que la fiesta de Ducati fuera completa. Aún quedando segundo, Márquez aumenta su ventaja  respecto al segundo clasificado, que ahora es Dovizioso por delante de Rossi.

En la salida, Maverick Viñales, que salía en tercero, solo por detrás de Lorenzo y Jack Miller, ha perdido posición con Dovizioso y Márquez. Miller se ha mantenido en las primeras posiciones hasta la vuelta 3, cuando ha caído mientras rodaba cuarto por detrás del terceto líder (Dovi, Lorenzo y Márquez). Por detrás se ha generado un segundo grupo de pilotos oficiales, con Viñales, Pedrosa y Rossi. Entre los líderes y este grupo, Rins y Crutchlow formaban un dueto de pilotos en medio.

A partir de la vuelta 9, Dovi ha abierto un hueco, mientras Crutchlow pasaba a Rins. La distancia de Dovi se ha estabilizado en el segundo de distancia. Más tarde, sobre la vuelta 14, Márquez ha pasado a Lorenzo, dando a Dovizioso la posibilidad de aumentar la distancia. Así lo ha hecho, llegando hasta los 2,5 segundos que parecía que le garantizaban la victoria.

Pero en la vuelta 19, Lorenzo ha adelantado a Márquez después de 3 vueltas de pelea y se ha puesto a tirar para tratar de llegar a su compañero en Ducati. en 2 vueltas ha sido capaz de reducir la distancia a menos de 1,5 segundos. Dovi ha respondido y ha frenado la pérdida de tiempo. Esto ha frenado la remontada de Lorenzo y le ha obligado a forzar más para seguir acercándose al líder de la carrera.

Finalmente, a 2 vueltas del final, Lorenzo ha perdido la parte delantera y ha caído, dejando a Márquez segundo y abriendo las puertas del podio a Cal Crutchlow. Fuera del podio, Rins ha conseguido resistir el intento de remontada de Viñales, llegando en un grupo con Pedrosa y Rossi. Iannone ha terminado octavo, Bautista noveno y Zarco décimo.