Bien que souffrant dimanche matin, Andrea Dovizioso (Ducati Team) a renoué avec la victoire au Mugello sous les yeux du public italien venu en nombre pour le soutenir. Lequel inscrivait ainsi son deuxième triomphe pour le compte de Ducati après celui qu'il s'était adjugé à Sepang l'an dernier.
Auteur du holeshot, Valentino Rossi (Movistar Yamaha MotoGP) bouclait le premier tour en tête devant Maverick Viñales (Movistar Yamaha MotoGP) et Jorge Lorenzo (Ducati Team). Le Majorquin profitait de la puissance de sa Desmosedici pour prendre les commandes de la course un très court instant, mais devait finalement s’incliner derrière le nonuple Champion du Monde, plus rapide dans les parties sinueuses.
Troisième, Lorenzo devançait alors son coéquipier Dovizioso et une autre Ducati, celle de Danilo Petrucci (Octo Pramac Racing). Marc Márquez et Dani Pedrosa (Repsol Honda Team) occupaient respectivement les sixième et septième places. Ce dernier commettait une erreur et se voyait repoussé au dixième rang.
Chaussé du pneu soft à l’avant et du dur à l’arrière, Johann Zarco (Monster Yamaha Tech3) pointait quant à lui au huitième rang derrière la Suzuki d’Andrea Iannone (Team Suzuki Ecstar) et devant la GP16 d’Álvaro Bautista (Pull&Bear Aspar Team).
À dix tours du drapeau à damier, Viñales, Dovizioso, Rossi et Petrucci comptaient plus de quatre secondes d’avance sur le duo Bautista - Márquez, tandis que Zarco était remonté en septième position.
Alors que Dovizioso parvenait à se détacher pour filer vers la victoire, Viñales se servait du phénomène d’aspiration afin de porter une attaque sur Petrucci, qui lui permettait de ravir la deuxième place. L’Italien enregistrait quant à lui son premier Top 3 sur piste sèche.
Rossi, dont la participation à cette épreuve était encore incertaine il y a quelques jours en raison d’une blessure, échouait au pied du podium.
Bautista terminait cinquième devant Márquez, unique représentant Honda du Top 10. Zarco se classait septième et premier rookie. Lorenzo et Pirro, dont la vitesse de pointe frôlait les 354 km/h, et Iannone complétaient le Top 10.
11e, Tito Rabat (EG 0,0 Marc VDS) égalait son meilleur résultat de l’année après la chute impliquant Pedrosa et Cal Crutchlow (LCR Honda) dans l’ultime boucle.
Parmi les autres Français engagés, Sylvain Guintoli (Team Suzuki Ecstar) s’adjugeait la 17e place, quelques dixièmes devant son compatriote Loris Baz (Reale Avintia Racing)
Après avoir anticipé le départ, Aleix Espargaró (Aprilia Racing Team Gresini) se voyait pour sa part sanctionné d’un ride-through. Il abandonnait quelques tours plus tard.
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