Dopo aver fatto sua la Sprint, Marc Marquez si prende anche la gara della domenica e chiude così il GP di San Marino con una doppietta che gli permette di riaprire il Mondiale MotoGP. Il pilota della Ducati sale infatti in vetta alla classifica piloti a pari merito con Jorge Martin, che a Misano si deve accontentare di un quinto posto. A completare il podio sono invece Alex Marquez e Pedro Acosta, mentre è giornata nera per Marco Bezzecchi: l’italiano cade subito al primo giro.
Pronti, via e al “Misano World Circuit – Marco Simoncelli” è Marco Bezzecchi a presentarsi per primo in curva uno, sfruttando così nel migliore dei modi la sua pole position. Marc Marquez si incolla però subito al codone dell'Aprilia numero 72 e si porta dietro Jorge Martin. Nemmeno è terminato il primo giro che arriva il primo clamoroso colpo di scena: Bezzecchi perde l’anteriore e scivola tra curva 12 e curva 13, essendo così costretto ad abbandonare la gara, fortunatamente senza riportare conseguenze fisiche. Il pomeriggio nero per i colori italiani prosegue poi alla sesta tornata, quando a rotolare a terra è Pecco Bagnaia, mentre Martin porta il suo attacco a Marc Marquez nel settimo giro e si prende la testa della corsa. Lo spagnolo della Ducati ufficiale risponde però cinque giri più tardi, tornando leader della gara, mentre Martin viene attaccato pure dalla Ducati Gresini di Alex.
I due fratelli Marquez si prendono così la prima e la seconda posizione, con Martin che scivola pure fuori dal podio, scavalcato prima dalla Ktm di Pedro Acosta e poi dall’altra Ducati Gresini, guidata da Fermin Aldeguer. Ad accendere allora il finale di gara è il tentativo di Alex di tornare negli scarichi di Marc, che non concede però nessuno spiraglio al fratello per potersi infilare. Le posizioni della Top 5 tutta a tinte iberiche restano quindi invariate fino alla bandiera a scacchi, con Raul Fernandez bravo a chiudere al sesto posto con la sua Aprilia Trackhouse, seguito dalla Ducati VR46 di Fabio Di Giannantonio, dalla Ktm Tech3 di Enea Bastianini, dalla Honda HRC di Luca Marini e dalla Yamaha di Fabio Quartararo. Grazie a questa vittoria, Marc Marquez diventa dunque il nuovo leader del Mondiale, a pari merito con Jorge Martin: entrambi hanno ora 274 punti in classifica. Scivola, invece, a -33 punti Bezzecchi.