Jorge Martin startete das MotoGP-Rennen in Mugello von der Pole-Position. Francesco Bagnaia qualifizierte sich zwar als Zweiter, doch eine Strafe für die Behinderung von Alex Márquez im Training kostete ihn drei Plätze in der Startaufstellung. Dadurch rückte Maverick Viñales auf den zweiten und Marc Márquez auf den dritten Platz.

Das Rennen in Mugello wurde in diesem Jahr über 23 Runden gefahren. Anfänglich führte Jorge Martin, doch Francesco Bagnaia, der wegen einer Strafe vom fünften Platz aus startete, setzte sich schnell an die Spitze. Der dritte Platz ging an Enea Bastianini, während sich Marc Márquez und Pedro Acosta einen harten Kampf um die ersten fünf Plätze lieferten.

Achtzehn Runden vor Schluss behauptete Bagnaia seine Führung vor Martin als Zweiter und Bastianini als Dritter. Márquez wurde Vierter.

Das Führungsquartett hielt seine Positionen bis sechs Runden vor Schluss, als Márquez kurz an Bastianini vorbeizog. Doch der Italiener auf der Werks-Ducati holte sich seine Position schnell zurück und überholte kurz vor dem Ziel sogar Martin.

Auf der Heimstrecke in Mugello erzielte das Ducati-Werksteam ein bemerkenswertes Ergebnis: Bagnaia siegte und Bastianini sicherte sich den zweiten Platz. Der Meisterschaftsführende Martin wurde Dritter, während Márquez die Punkte für den vierten Platz holte.

Martin führt die Meisterschaft nach dem Italien GP weiterhin an, aber Bagnaia liegt nur 18 Punkte zurück.