Dovi szélárnyékát okosan kihasználva Marc Marquez szerezte meg a pole-t, és indulhatott az élről a tegnapi Olasz Nagydíjon, ám nem sokáig örülhetett az első helynek, ugyanis a hazai pályán színre lépő Dovizioso és csapattársa, Petrucci is csakhamar támadást indított ellene. Petrucci át is vette a vezetést, s amikor Marquez visszatámadott, lesodródott az ívről, és visszacsúszott a vezető ötös boly végére. Mintha csak egy Moto3-összecsapás lett volna, olyan heves csaták folytak a dobogós helyekért, különösen, hogy Millernek most kellett bizonyítania rátermettségét, hogy esélye legyen a 2020-as Ducati gyári ülésre.
Ennek az lett az eredménye, hogy a kamikaze előzések közben túlvállalta magát, és éppen, amikor a leggyorsabb körét futotta volna, elvesztette a tapadást és a sóderágyban fejezte be a futamot. Ezután kissé lecsillapodtak a kedélyek, ám néhány körrel a leintés előtt újra megindult az adok-kapok. Mintha nem is két csapattárs lenne, úgy előzgette egymást Dovizioso és Petrucci, és csatájuk miatt Marquez is bepróbálkozott egy rizikós előzéssel, amelyből az idény eddigi leglátványosabb képe született, ahogy hárman egymás mellett, szinte összeérve fordulnak el a célegyenes végi jobbosban:
Meglepetésre Petrucci volt a leghiggadtabb a végére, így megszerezte élete első győzelmét, ráadásul hazai közönség előtt. Mögötte Marquez és Dovi futott be, s ezért tovább nőtt a spanyol előnye a következő, barcelonai összecsapás előtt, melyre két hét múlva kerül sor.
Mugello - Végeredmény:
1. Danilo PETRUCCI - Ducati
2. Marc MARQUEZ - Honda
3. Andrea DOVIZIOSO - Ducati
4. Alex RINS - Suzuki
5. Takaaki NAKAGAMI - Honda
6. Maverick VIÑALES - Yamaha
7. Michele PIRRO - Ducati
8. Cal CRUTCHLOW - Honda
9. Pol ESPARGARO - KTM
10. Fabio QUARTARARO - Yamaha