Meglepetésre Rossi indulhatott az élről a hétvégi, mugellói futamon, ám nem ő, hanem Lorenzo tört az élre a végtelen hosszú célegyenes féktávján. Mögötte a Doctor, a spéci fényezéssel pályára lépő Petrucci és Marquez sorakozott, ám nem sokáig, mert a spanyol hondás - a célegyenes utáni balosban - egyszerűen kirakta a pályáról Petruccit, majd két körrel később Rossit is megelőzte. Öröme azonban nem tartott sokáig, mert az ötödik körben a sóderágyban kötött ki, és innen már a verseny végéig nem is tudott felzárkózni a pontszerzők közé.
Ezután nyugalmasabbá vált a verseny, az élbolyban csak Rossi és a két suzukis gondoskodott az izgalmakról, ám a hazai pálya előnyét élvező Doctor az utolsó körökben ellentmondást nem tűrően utasította maga mögé vetélytársait, így felállhatott a dobogóra. Mi több, a befutóra szinte támadóközelségbe került, és csak pár tizedmásodperc választotta el Dovoziosótól. Így tehát kettős Ducati-győzelmet láthattak a talján motorosok, s örömüket az tette teljessé, hogy a pódiumon két olasz pilótát ünnepelhettek. Ráadásul a rendhagyó sorrendnek köszönhetően a világbajnokság is szorosabbá vált - Rossi 23 ponttal követi Marquezt, s a Doki mögött is csak 5-6 ponttal van lemaradva csapattársa, Vinales, illetve Dovizioso a következő, spanyol hétvége előtt.
Végeredmény - MotoGP - Mugello:
1. Jorge Lorenzo - ESP
2. Andrea Dovizioso - ITA
3. Valentino Rossi - ITA
4. Andrea Iannone - ITA
5. Alex Rins - ESP
6. Cal Crutchlow - GBR
7. Danilo Petrucci - ITA
8. Maverick Viñales - ESP
9. Alvaro Bautista - ESP
10. Johann Zarco - FRA