Jorge Martin startte de MotoGP-race in Mugello vanaf poleposition. Hoewel Francesco Bagnaia zich als tweede kwalificeerde, kostte een straf voor het hinderen van Alex Márquez in de training hem drie plaatsen op de grid. Hierdoor schoof Maverick Viñales naar de tweede plaats en Marc Márquez naar de derde.

De race in Mugello werd dit jaar verreden over 23 ronden. Aanvankelijk reed Jorge Martin aan de leiding, maar Francesco Bagnaia schoof snel op naar voren, ondanks dat hij vanaf de vijfde plaats startte vanwege een straf. De derde plaats ging naar Enea Bastianini, terwijl Marc Márquez en Pedro Acosta hard met elkaar vochten in de top vijf.

Met nog achttien ronden te gaan behield Bagnaia zijn leiding met Martin als tweede en Bastianini als derde. Márquez was vierde.

Het leidende kwartet behield hun posities tot zes ronden voor het einde, toen Márquez Bastianini kort passeerde. De Italiaanse coureur op de fabrieks-Ducati pakte zijn positie echter snel terug en haalde kort voor de finish zelfs Martin in.

Op het thuiscircuit in Mugello scoorde het fabrieksteam van Ducati een opmerkelijk resultaat, met Bagnaia als winnaar en Bastianini als tweede. Kampioenschapsleider Martin eindigde als derde, terwijl Márquez de punten pakte voor de vierde plaats.

Martin blijft aan de leiding van het kampioenschap na de Italiaanse GP, maar Bagnaia heeft slechts 18 punten achterstand.