El italiano Andrea Dovizioso (Ducati Desmosedici GP18) se quedó con la victoria en el Gran Premio de San Marino de MotoGP que se disputó en el circuito "Marco Simoncelli" de Misano Adriático, en el que el español Marc Márquez (Repsol Honda RC 213 V), segundo, aumentó su ventaja en la clasificación provisional del mundial.
Con Dovizioso por delante, Marc Márquez y Jorge Lorenzo protagonizaron una espectacular batalla en la segunda parte de la carrera por la segunda posición de la carrera sanmarinense, que al final se decantó del lado del de Repsol Honda al sufrir Lorenzo una caída en la curva ocho a menos de dos vueltas para el final.
Con la segunda plaza, Marc Márquez aumenta su ventaja en la provisional del mundial de los 59 puntos con los que llego a Misano Adriático hasta los 68 respecto a Andrea Dovizioso, quien desbanca de la segunda posición a su compatriota Valentino Rossi (Yamaha YZR M 1), que sólo pudo ser séptimo en una carrera especial para él.
Lorenzo volvió a hacer gala de su eficacia en las salidas, en donde Marc Márquez (Repsol Honda RC 213 V) se coló en la tercera plaza, por detrás de Jack Miller y por delante de Andrea Dovizioso (Ducati Desmosedici GP18), con Valentino Rossi (Yamaha YZR M 1), octavo y su compañero de equipo, Maverick Viñales, quinto.
Antes de concluir el primer giro Dovizioso ya había superado a Márquez y Miller, que sabía que no podía dejar a Jorge Lorenzo sólo en la cabeza para evitar que se escapara camino a su cuarta victoria de la temporada.
Como Dovizioso, poco después el piloto de Repsol Honda hizo lo propio con Jack Miller al término de la segunda vuelta para intentar colocarse tras el rebufo de las dos Ducati oficiales. El australiano, en tanto, se fue por el suelo en la curva catorce en una clara demostración de que estaba rodando muy por encima de sus posibilidades.
Viñales y Rossi no parecieron reaccionar en las primeras vueltas de la carrera hasta que Alex Rins (Suzuki GSX RR) los superó, tanto a ellos como al británico Cal Crutchlow (Honda RC 213 V) para colocarse cuarto y Marc Márquez hizo la vuelta rápida de carrera en el tercer giro para ponerse prácticamente tras el rebufo de las dos motos de Borgo Panigale.
Durante la sexta vuelta Andrea Dovizioso vio su oportunidad y la desaprovechó para superar a Jorge Lorenzo y situarse líder con vuelta rápida de carrera incluida, aunque por entonces el piloto de Repsol Honda estaba pegado tras su estela y Alex Rins y Cal Crutchlow se esforzaban por intentar contactar con ellos.
El ritmo impuesto al frente de la carrera por Dovizioso le permitió ir ganando metros poco a poco a sus rivales, por lo que en la octava vuelta ya tenía ocho décimas de segundo sobre Lorenzo y algo más de un segundo respecto a Márquez.
Detrás, Crutchlow superó a Rins pero ninguno de los dos tenía ritmo para llegar con los de adelante, como tampoco más atrás Maverick Viñales, que defendió la sexta plaza de los ataques de Dani Pedrosa (Repsol Honda RC 213 V), Valentino Rossi y Andrea Iannone (Suzuki GSX RR).
Fue en la decimocuarta vuelta cuando en la curva catorce Marc Márquez vio que Jorge Lorenzo se abría demasiado y decidió superarlo por dentro para ponerse segundo e intentar alcanzar al italiano Dovizioso, que ya contaba con prácticamente un segundo y medio de ventaja. Pero el de Ducati no iba a vender barata su derrota y entre ambos se estableció una espectacular pelea por la segunda posición.
Ninguno de los dos cedió en su empeño y vuelta tras vuelta se produjeron en espectaculares adelantamientos que no hicieron sino beneficiar a Andrea Dovizioso, cuya ventaja al frente de la carrera era cada vez mayor.
En el decimonoveno giro Dovizioso tenía 2,2 segundos de ventaja sobre Lorenzo, que le había devuelto el adelantamiento poco antes al piloto de Repsol Honda, quien esperó paciente una nueva oportunidad para doblegar a quien será su compañero de equipo a partir de la próxima temporada.
En realidad a Marc Márquez le bastó con esperar tras Jorge Lorenzo para que éste cometiera un error en la vigésimo sexta vuelta que le hizo rodar por el suelo y le entregó en bandeja la segunda plaza a Márquez, con Cal Crutchlow tercero, en tanto que el de Palma de Mallorca arrancó su moto para atravesar la línea de llegada decimoséptimo.
La cuarta plaza fue para un Alex Rins que supo ir de menos a más con su Suzuki y que supo mantener las distancias respecto a Maverick Viñales y Dani Pedrosa, que acabaron tras él, con el italiano Valentino Rossi, séptimo.
Álvaro Bautista (Ducati Desmosedici GP17) acabó en la novena posición, con Aleix Espargaró (Aprilia RS-GP) en la decimocuarta plaza y su hermano Pol Espargaró (KTM RC 16), que regresó a la competición tras su grave caída en la República Checa, sin posibilidades físicas de concluir la prueba.