La carrera comenzaba pasadas las dos de la tarde, nada más empezar Jorge Lorenzo tomaba la cabeza de carrera aunque perseguido muy de cerca por su compañero de equipo Valentino Rossi, Aleix Espargaró y Marc Márquez. Viñales se equivocaba en la salida y se vio en la duodécima posición. Rossi intentaba adelantar a su compañero. Por detrás Marc Márquez pasaba a Aleix Espargaró y se colocaba tercero. A las pocas vueltas, los tres ya tenían la suficiente ventaja como para decir que se había "ido" del resto del grupo. 

El duelo entre Lorenzo y Rossi era frenético, Valentino llegó a estar a una diferencia de 0.008 segundos de su compañero de equipo. Pero a falta de 18 vueltas Valentino rompía el motor y se quedaba fuera de la carrera. 

La afición se quedaba afligida al ver a su ídolo abandonar la carrera en casa. Se pudo ver a un Valentino cabizbajo y triste, Mugello es especial para él. El sueño de siempre, de ganar en casa, no ha sido posible para Valentino Rossi que el día anterior en la QP echó el resto colocándose el primero en la tabla de tiempos y obteniendo así, la ansiada pole position. El 46 de Yamaha no conseguía la pole en Mugello desde 2008, año en el que además, ganó la carrera. Este año a pesar de que ha obtenido la pole position, el sueño de ganar, no ha sido posible. 

El propio Valentino lo explicaba así: "Ha sido una pena. Siempre es una pena cuando tienes un problema con la moto en una carrera, pero más aun porque ha sido en Mugello y delante de todos los aficionados. Estaba siendo muy competitivo en carrera, muy rápido; había hecho una buena salida y estaba ahí. Creo que podía haber luchado por la victoria porque me encontraba muy bien y mantenía un buen ritmo. También es una lástima porque no puntuar en el campeonato pesa mucho. Lorenzo y Márquez han terminado primero y segundo, así que ahora la distancia es larga, pero es lo que hay. Lo positivo es que he sido competitivo durante todo el fin de semana; estaba fuerte. Podía haber luchado por ganar, pero ahora habrá que esperar a la siguiente carrera en Montmeló. El de Cataluña es uno de mis trazados favoritos. Me gusta mucho correr allí y creo que tenemos un buen potencial, pero ahora habrá que esperar diez días y después veremos".