Marc Márquez, de Ducati, se alzó con la victoria en la carrera de MotoGP en Mugello tras un problema de arranque y amplió su ventaja en el Campeonato Mundial al ganar la carrera sprint por octava vez. Sus compañeros de equipo, Alex Márquez y Francesco Bagnaia, completaron el podio.
Al inicio de la carrera de 11 vueltas, los 22 pilotos de MotoGP se enfrentaron a condiciones climáticas veraniegas, pero un frente de lluvia se dirigía hacia Mugello. El cielo sobre las montañas toscanas se oscureció. Francesco Bagnaia ganó el sprint hasta la primera curva. Alex Márquez se hizo con el segundo puesto por delante de Fabio Quartararo. Marc Márquez, quien había salido desde la pole, tuvo una mala salida y terminó cuarto. Justo antes de la salida, Márquez agarró el manillar izquierdo con la mano derecha para ajustarlo. Como resultado, no tuvo una salida tan buena como la de los demás pilotos. Para Brad Binder (KTM) y Johann Zarco (LCR-Honda), la carrera terminó a los pocos metros. En la primera curva, Fabio Di Giannantonio (VR46-Ducati) tocó la moto de Binder, causándole una caída y dejando a Zarco fuera de carrera. Pedro Acosta se cayó poco después. El español perdió el control de su KTM de fábrica al final de la primera vuelta. Marc Márquez compensó su mal comienzo con una muy buena primera vuelta. Al comienzo de la segunda vuelta, Bagnaia y los hermanos Márquez entraron en la primera curva uno al lado del otro. Álex Márquez tomó la delantera, por delante de su hermano Marc. Bagnaia se hizo con la tercera posición y perdió contacto con los hermanos españoles después de unas pocas curvas. Al comienzo de la cuarta vuelta, Marc Márquez tomó la delantera, adelantando a su hermano Alex. El cielo sobre la pista del Gran Premio se oscureció. A mitad de carrera, los tres primeros estaban de nuevo más cerca. Bagnaia marcó tiempos de vuelta más rápidos que los hermanos Márquez, con las Ducati 93 y 73.
Maverick Viñales rodó con su KTM en cuarta posición. Fabio Quartararo perdió varias posiciones y fue presa fácil del dúo VR46. Primero lo adelantó Fabio Di Giannantonio, y luego Franco Morbidelli aprovechó la velocidad punta de su Ducati Desmosedici para hacerse con la sexta posición. A cuatro vueltas del final, Marc Márquez había vuelto a distanciarse visiblemente de su hermano Álex y le aventajaba en 0,7 segundos. Álex Márquez también tenía una ventaja de 0,7 segundos sobre Bagnaia, quien recibió una advertencia por exceso de velocidad y tuvo que ser más cauteloso en las últimas vueltas para evitar una penalización. A tres vueltas del final, Bagnaia había perdido completamente el contacto y luchaba por el tercer puesto, mientras Viñales se acercaba. Las posiciones de cabeza ya estaban decididas.
Marc Márquez consiguió otra victoria en la carrera de casa del equipo italiano, ampliando aún más su ventaja en el Campeonato Mundial. El segundo puesto fue para su hermano Álex Márquez, quien consolidó su segunda posición en la clasificación general. Bagnaia se impuso a Viñales para asegurar el tercer puesto. Viñales fue el mejor piloto no Ducati en la carrera de Mugello, terminando cuarto. Fabio Di Giannantonio completó el top 5 el sábado por la tarde. Marco Bezzecchi (Aprilia) volvió a mostrar un gran ritmo de carrera, luchando por ascender hasta la sexta posición. Los puntos finales fueron para Franco Morbidelli, Raúl Fernández (Trackhouse-Aprilia) y Fermín Aldeguer (Gresini-Ducati). Fabio Quartararo se quedó a las puertas de los puntos, terminando décimo.
