Italia logró una tripleta de victorias en el Gran Premio de San Marino de motociclismo con los triunfos en sus respectivas categorías de Andrea Dovizioso (Ducati Desmosedici GP18), Francesco Bagnaia (Kalex) y Lorenzo Dalla Porta (Honda), si bien los españoles Marc Márquez (Repsol Honda RC 213 V) y Jorge Martín (Honda) salieron reforzados en el liderato de sus cilindradas.

Dovizioso se adjudicó la victoria en MotoGP destacado, mientras que Marc Márquez y Jorge Lorenzo protagonizaron una espectacular lucha en la segunda parte de la carrera por la segunda plaza, que al final se decantó del lado del de Repsol Honda, al sufrir una caída en la curva ocho, a menos de dos vueltas del final, el de Ducati.

Con la segunda plaza Márquez aumentó su ventaja en la provisional del mundial de los 59 puntos con los que llego a Misano hasta los 67 respecto a Dovizioso, quien desbancó de la segunda posición a su compatriota Valentino Rossi (Yamaha YZR M 1), que sólo pudo ser séptimo en "su" carrera.

Lorenzo volvió a hacer gala de su eficacia en las salidas y nada más apagarse el semáforo tiró como un poseso para negociar primero la curva de final de recta, en donde Márquez 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 dado buena cuenta de Márquez y Miller, sabedor de que no podía dejar a Jorge Lorenzo sólo en cabeza para evitar que se escapara irremisiblemente camino de su cuarta victoria de la temporada.

Viñales y Rossi no parecieron reaccionar en las primeras vueltas de carrera, hasta que Alex Rins (Suzuki GSX RR) les superó, tanto a ellos como al británico Cal Crutchlow (Honda RC 213 V), para colocarse cuarto cuando Marc Márquez hizo su 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 no 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.

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.

En el decimonoveno giro Dovizioso tenía 2,2 segundos de ventaja sobre Lorenzo, mientras a Márquez le bastó con esperar tras Jorge Lorenzo para que éste cometiera un error en la vigésimo sexta vuelta que le hizo rodar por los suelos y le entregó en bandeja la segunda plaza a Márquez.

El italiano Francesco Bagnaia (Kalex) consiguió un triunfo incuestionable en Moto2, que le consolida al frente de la clasificación provisional del mundial, merced a la segunda posición del portugués Miguel Oliveira (KTM), por delante del alemán Marcel Schrotter (Kalex).

El italiano Lorenzo Dalla Porta (Honda) sumó su primera victoria en el mundial de motociclismo al imponerse por apenas 58 milésimas de segundo al español Jorge Martín (Honda), segundo, quien recuperó la primera plaza en la provisional del mundial tras la caída del italiano Marco Bezzecchi (KTM), que llegó líder a Misano Adriático.

La tercera plaza en Moto3 fue para el también italiano Fabio di Giannantonio (Honda).