Al sabato il Mugello si era tinto di giallo per la pole position di Rossi, alla domenica però il colore dominante è il rosso, con una super doppietta Ducati con Jorge Lorenzo alla prima vittoria con la Desmosedici davanti ad Andrea Dovizioso. Il giallo comunque è sul podio, con l'ottimo terzo posto di Rossi nel giorno della caduta di Marquez.
Jorge Lorenzo torna alla ribalta con una gara delle sue, vale a dire involandosi sin dai primi metri per prendersi subito al via la testa della corsa e non lasciarla mai più, con un ritmo costante e perfetto sulle gomme. Dietro c'è battaglia, dalla quale però manca Marc Marquez, finito a terra alla curva della Scarperia nelle prime fasi, ripartito ma solo 16° al traguardo, dunque fuori dai punti.
Protagonisti della lotta per il podio Dovizioso, Rossi, Iannone, Petrucci e Rins, con il ducatista che riesce a staccarsi e ad assicurarsi il secondo posto, mentre gli altri lottano fino all'ultimo giro con Rossi che la spunta in una domenica resa difficile dalla gestione delle gomme. Nel finale addirittura Rossi riesce a ricucire il distacco da Dovizioso, in grande difficoltà negli ultimi giri ma bravo a portare a casa la seconda piazza, mentre là davanti Jorge Lorenzo si dimostra irraggiungibile per questa sua prima vittoria con la Ducati.
Marquez resta in vetta al campionato, con Rossi che si porta al secondo posto a -23 (95 lo spagnolo, 72 il Dottore), poi Vinales a 67 (gara difficile per Maverick che chiude solamente 8°), Dovizioso a 66, Zarco a 64, Petrucci a 63 e Iannone a 60. Prossima gara tra due settimane a Barcellona.