Hiter štart je uspel obema Špancema, Daniju Pedrosi in Jorgeju Lorenzu, ki sta bila najhitrejša že na sobotnih kvalifikacijah. Že v drugem krogu je vodstvo prevzel Lorenzo, medtem ko je Pedroso prehitel še Dovizioso. V ozadju so se zvrstili Hayden, Bradl, Barbera, Spies in Stoner. Še naprej sta se za drugo mesto borila Dovizioso in Pedrosa, bolje pa jo je odnesel Španec, ki si je počasi, a vztrajno, nabiral majhno prednost pred zasledovalcem. V dvanajstem krogu je s steze zletel Casey Stoner, vendar je lahko nadaljeval z vožnjo. Avstralec je imel kasneje nekaj težav z zavorami in se je kmalu znašel na desetem mestu, nato pa poskrbel za manjši incident, ko je pri prehitevanju Bautiste zadel motocikel svojega konkurenta. Odlično predstavo je pokazal Stefan Bradl, ki je dirko začel na osmem mestu in si na koncu privozil četrto mesto. Ob koncu dirke je potekal ogorčen boj med Doviziosom in Bradlom, a Nemcu ni uspelo ogroziti Italijana, ki je tako končal na stopničkah.
"Vedel sem, da bo težko. Želel sem se čim prej oddaljiti od Danija, po desetih krogih pa je bilo nekoliko lažje, ker sem imel malo večjo prednost, tako da sem lahko mirno končal dirko," je peto letošnjo zmago pospremil Lorenzo. Njegov rojak je priznal, da je razmišljal o zmagi, a je imel nato več dela z bojem za drugo mesto: "Ko me je po startu prehitel še Dovizioso, sem bil kar presenečen. Potreboval sem nekaj krogov, da sem prišel nazaj, takrat pa je Lorenzo že ušel. Nanizal sem nekaj dobrih časov, a mi je Lorenzo že ušel."
VN Italije, Mugello, MotoGP:
1. Jorge Lorenzo (Špa/Yamaha) 41:37.477
2. Dani Pedrosa (Špa/Honda) +5.223
3. Andrea Dovizioso (Ita/Yamaha) +10.665
4. Stefan Bradl (Nem/Honda) +10.711
5. Valentino Rossi (Ita/Ducati) +11.695
6. Cal Crutchlow (VBr/Yamaha) +12.060
7. Nicky Hayden (ZDA/Ducati) +12.235
8. Casey Stoner (Avs/Honda) +30.617
9. Hector Barbera (Špa/Ducati) +31.728
10. Alvaro Bautista (Špa/Honda) +34.589
skupni seštevek:
1. Jorge Lorenzo (Špa/Yamaha) 185 točk
2. Dani Pedrosa (Špa/Honda) 166
3. Casey Stoner (Avs/Honda) 148
4. Andrea Dovizioso (Ita/Yamaha) 108
5. Cal Crutchlow (VBr/Yamaha) 95
6. Valentino Rossi (Ita/Ducati) 82
Moto2:
1. A. Ianonne (Ita/Speed Master) 39:52.523
2. P. Espargaro (Špa/Pons 40 HP Tuenti) +0.090
3. T. Luthi (Švi/Interwetten) +0.897
4. B. Smith (VB/Tech 3) +1.025
5. M. Marquez (Špa/CatalunyaCaixa Repsol) +3.796
Skupni seštevek:
1. Marc Marquez (Špa/Suter Honda) 163 točk
2. Pol Espargaro (Špa/Kalex Honda) 129
3. Andrea Iannone (Ita/Speed Up Honda) 129
Moto3:
1. M. Vinales (Špa/Avintia Racing) 39:57.374
2. R. Fenati (Ita/Italia FMI) + 0.020
3. S. Cortese (Nem/Red Bull KTM) + 0.071
4. N. Antonelli (Ita/San Carlo Gresini) + 5.788
5. D. Kent (VB/Red Bull KTM) + 5.836
Skupni seštevek:
1. Sandro Cortese (Nem/KTM) 164 točk
2. Maverick Vinales (Špa/FTR Honda) 155
3. Luis Salom (Špa/Kalex KTM) 104
