La carrera empezaba con Passini desde la pole seguido de Álex Márquez que hacía una buena salida y se ponía en cabeza de carrera seguido de Bagnaia y Fenati que subían desde la segunda fila respectivamente.
Oliveira que salía desde la undécima posición se metía por el interior y se colocaba en el grupo de cabeza. Llegando a la línea de meta se ponía Bagnaia primero tras la colada de Oliveira y Márquez.
El grupo de cabeza era grande, formado por un grupo de ocho pilotos, pero tras la primera vuelta lanzada pasaba Oliveira primero muy seguido de Bagnaia, que se abren y se despegaba del grupo perseguidor liderado por Pasini que pasando a Márquez se colocaba tercero.
Aunque el grupo de cabeza estaba formado por siete pilotos, la verdadera pelea estaba entre los tres primeros, donde Pasini adelantaba a Bagnaia y poco después se colocaba primero tras un adelantamiento a falta de diecisiete vueltas para el final.
Márquez se colaba y Joan Mir aprovechaba para pasarle, teniendo que cortar Baldasari y Fenati para no llevarse al pequeño de los Márquez por delante.
Pero la verdadera lucha estaba en cabeza de carrera entre Matia Pasini y Miguel Oliveira que se tenían cogidas las medidas y sabían muy bien donde pasarse el uno al otro, y que nos han deleitado con una infinidad de pasadas haciendo de la sexta temporada del mundial, una de las más interesantes para la categoría intermedia.
Se colocó Bagnaia tercero, liderando el grupo perseguidor, y acercándose a los líderes de la carrera, que perdieron mucho tiempo con tantos adelantamientos entre el portugués y el italiano. La pelea estaba entre Bagnaia y Oliveira, pues Pasini ha abrierto hueco y se ha empezado a escapar.
A trece vueltas del final Márquez se ha tenido que abrir para no tocarse con Baldasari, mientras que Pasini seguía liderando por delante de Bagnaia que pasaba a Miguel Oliveira en la vuelta anteior.
Pasini empezaba a tirar fuerte para intentar escaparse y asegurarse la victoria en casa pero a menos de diez vueltas del final se iba al suelo él solo en la San Donato, y aunque ha intentado volver a su moto no ha sido posible y ha terminado retirándose.
Tras la caída de Pasini ha pasado a liderar la carrera Miguel Oliveira que empezaba a escaparse de sus perseguidores Baldasari y Bagnaia, pero el primero se le ha pegado demasiado y entonces la lucha estaba entre estos dos pilotos.
El ritmo de la carrera ha cambiado y Joan Mir y Álex Márquez se pegan a Bagnaia, tras un sinfín de adelantamientos entre Baldasari y Oliveira que peleaban por liderar la carrera.
Se acercaba el final de carrera y se esperaba un final de infarto, pues Balda y Oliveira no cesan en adelantamientos y nos regalan un final de carrera bonito a la vez que de infarto.
Último paso por línea de meta y pasaban Mir y Bagnaia en paralelo, pero el catalán se ha arriesgado y le ha pasado por el interior consiguiendo así meterse en puestos de podio. Los de delante no se han relajado tampoco y tiraban muy fuerte, tanto que a Baldasari se le ha movido la moto fuertemente en uno de los últimos adelantamientos a Oliveira, el cual aprovechaba para meterle la rueda y colocarse primero.
Para finalmente pasar por línea de meta Oliveira primero, consiguiendo su décima victoria, tras un Baldasari que se ha ganado un puesto en el podio y un Joan Mir que lograba hacerse con el tercer cajón del podio que se hacia lejos a lo largo de la carrera.
Aunque la carrera del gran premio de Mugello no ha estado exenta de caídas y fueron al suelo Schroter, cuando iba liderando en la primera vuelta; el español Jorge Navarro, Sam Lowes, Danny kent, y Barberá que se ha visto envuelto en un incidente con Nagashima que dirección de carrera está investigando.