Con Michele Pirro, que sufrió una dura caída en los entrenamientos del viernes, observando la carrera desde boxes, los pilotos de la cilindrada intermedia se lanzaron a por la victoria. El alemán Marcel Schrotter (Kalex), que partía segundo, se iba al suelo nada más iniciarse la cita, y el 'poleman' del sábado, el italiano Mattia Pasini (Kalex), cedía su posición de privilegio.
Su lugar lo ocupaba el líder del Mundial, Francesco 'Pecco' Bagnaia (Kalex), que en el tercer giro se veía superado por el portugués Miguel Oliveira (KTM). Sin embargo, Pasini se repuso para librar una dura batalla con el luso y sobrepasarle en la sexta vuelta.
La suerte abandonó al transalpino a falta de ocho para el final; en la primera curva, Pasini perdía el control de su moto y se iba a la grava, dejando de nuevo el liderato en manos del 'odontólogo'. Mientras, el italiano Lorenzo Baldassarri (Kalex) se ponía a su rueda y 'Pecco' esperaba algún tropiezo atento desde la tercera plaza.
A ellos se unió, con un gran ritmo, Joan Mir (Estrella Galicia 0,0 Marc VDS), llegando al trío cabecero a falta de tres vueltas. En el último giro a Mugello, adelantó a Bagnaia y se posicionó tercero, un puesto en el que concluyó mientras Oliveira veía la bandera a cuadros.
Por su parte, Àlex Márquez (Estrella Galicia 0,0 Marc VDS) finalizó quinto, Xavi Vierge (Kalex) lo hizo noveno, Iker Lecuona (KTM) fue decimotercero, Isaac Viñales (Kalex) decimosexto y Héctor Garzó (Tech 3), vigésimo. Por su parte, Jorge Navarro (Kalex) y Héctor Barberá (Kalex) se cayeron y no pudieron terminar la prueba
