Jorge Martin ha iniziato la gara della MotoGP al Mugello dalla pole position. Anche se Francesco Bagnaia si è qualificato secondo, una penalità per aver ostacolato Alex Márquez nelle prove gli è costata tre posizioni sulla griglia. Questo ha spostato Maverick Viñales in seconda posizione e Marc Márquez in terza.

Quest'anno la gara al Mugello si è svolta su 23 giri. Inizialmente Jorge Martin è stato in testa, ma Francesco Bagnaia, nonostante sia partito dalla quinta posizione a causa di una penalità, è passato rapidamente in testa. Il terzo posto è andato a Enea Bastianini, mentre Marc Márquez e Pedro Acosta hanno lottato duramente tra loro nei primi cinque posti.

A diciotto giri dalla fine, Bagnaia ha mantenuto il suo vantaggio con Martin secondo e Bastianini terzo. Márquez era quarto.

Il quartetto di testa ha mantenuto le proprie posizioni fino a sei giri dalla fine, quando Márquez ha superato brevemente Bastianini. Tuttavia, il pilota italiano in sella alla Ducati ufficiale ha ripreso rapidamente la sua posizione e ha persino superato Martin poco prima del traguardo.

Sul circuito di casa del Mugello, il team Ducati ha ottenuto un risultato straordinario, con Bagnaia che ha vinto e Bastianini che si è assicurato il secondo posto. Il leader del campionato Martin è arrivato terzo, mentre Márquez ha conquistato i punti per il quarto posto.

Martin continua a guidare il campionato dopo il GP d'Italia, ma Bagnaia è a soli 18 punti di distanza.