Jorge Lorenzo (Yamaha) kwam bij het startschot goed weg van zijn pole-position en ging als leider de 28 ronden tellende race (zonnig, 28 graden) in. Vlak achter de regerend wereldkampioen knokten Maverick Viñales (Suzuki) en Rossi (Yamaha) voor de tweede plaats, een strijd die in de eerste bocht werd gewonnen door de Italiaan.

Andrea Dovizioso (Ducati) sloot aan als vierde, voor Honda-fabrieksduo Marc Marquez en de vanaf P8 gekomen Pedrosa. Andrea Iannone-vervanger Michele Pirro (Ducati) viel terug van zijn fraaie vijfde startplaats naar de negende plek.

Rossi wint duel met Lorenzo

Rossi zette Lorenzo meteen flink onder druk. Samen wist het Yamaha-duo in de openingsfase een gat van enkele tienden te slaan naar een groep met Dovizioso, Viñales, Marquez en Pedrosa die stevig knokten voor de derde plaats. 

'The Doctor' passeerde zijn teamgenoot in de tweede omloop met een gewaagde inhaalactie in de veertiende bocht. Tot grote vreugde van de meer dan 100.000 fans langs de baan wist de publiekslieveling vervolgens weg te lopen van Lorenzo. 

Pedrosa rukt op

Lorenzo kreeg in de eerste helft van de race te maken met Marquez. Pedrosa wist zich los te maken van Viñales en Dovizioso en sloot richting het halfwegpunt aan bij het voor P2 strijdende duo. In de veertiende ronde ging Pedrosa in bocht 14 voorbij aan teamgenoot Marquez. Hij zette daarop de aanval in op Lorenzo en passeerde de Yamaha-rijder in de zeventiende omloop, eveneens in bocht 14.

Gemotiveerd tot op het bot en met zacht rubber aan de voorkant ging Pedrosa achter Rossi aan. Per ronde liep de Honda-rijder een paar tienden in en in de 22e ronde zette hij de negenvoudig wereldkampioen, onderweg met de medium voorband, met een agressieve inhaalactie opzij in bocht 4. Daarmee kwam de Spanjaard voor het eerst dit seizoen op kop te liggen.

Rossi bleef na de machtsovername Pedrosa in het zicht houden, maar kwam er niet meer langs. Na 28 ronden ging Pedrosa als eerste over de eindstreep. Hij werd daarmee de achtste Grand Prix-winnaar van het seizoen - een record. In totaal heeft Pedrosa nu 29 keer gewonnen in de koningsklasse.

Yamaha's op podium, Marquez ernaast

Rossi finishte op 2.8 seconde als tweede. Anderhalve seconde achter de Italiaan lukte het Lorenzo om Marquez van zich af te houden. Hij arriveerde voor de WK-leider als derde. Zes tellen na Marquez werd Viñales vijfde. Ducatisten Dovizioso en Pirro finishten als zesde en zevende.

Pol Espargaro (Yamaha), Cal Crutchlow (Honda) en Alvaro Bautista (Aprilia) maakten de top-tien compleet. Crutchlow kwam als achtste binnen, maar kreeg na de race een tijdstraf omdat hij op het einde buiten de baan was geweest. Hij zakte daardoor naar P9, achter Espargaro.

Ook waren er punten voor Danilo Petrucci (Ducati), Stefan Bradl (Aprilia), Hector Barbera (Ducati), Eugene Laverty (Ducati) en Scott Redding (Ducati).

Yonny Hernandez (Ducati) en Tito Rabat (Honda) bleven met lege handen. Rabat volbracht de race na een crash in de tweede ronde. Ook waren er valpartijen voor Aleix Espargaro (Suzuki) en Alex Lowes (Yamaha); zij moesten opgeven. Javier Fores (Ducati), vervanger van de geblesseerde Loris Baz, gaf op met een pijnlijke arm.

Jack Miller (Honda) verscheen niet bij de startstreep. De Australiër, die zich op de zeventiende plaats kwalificeerde, had vrijdag en zaterdag veel last van een blessure aan zijn rechterhand. Hij deed zondagochtend ook niet mee aan de warm-up.

Uitslag Race, GP San Marino 

	Rijder	Motor	Verschil	Punten
1	Dani Pedrosa	Honda		25
2	Valentino Rossi	Yamaha	2.837	20
3	Jorge Lorenzo	Yamaha	4.359	16
4	Marc Marquez	Honda	9.569	13
5	Maverick Viñales	Suzuki	15.467	11
6	Andrea Dovizioso	Ducati	19.676	10
7	Michele Pirro	Ducati	22.936	9
8	Pol Espargaro	Yamaha	27.155	8
9	Cal Crutchlow	Honda	27.202	7
10	Alvaro Bautista	Aprilia	33.968	6
11	Danilo Petrucci	Ducati	39.206	5
12	Stefan Bradl	Aprilia	39.967	4
13	Hector Barbera	Ducati	42.997	3
14	Eugene Laverty	Ducati	49.450	2
15	Scott Redding	Ducati	54.879	1
16	Yonny Hernandez	Ducati	1'05.072
17	Tito Rabat	Honda	5 Laps
	Aleix Espargaro	Suzuki	11 Laps
	Xavi Forés	Ducati	13 Laps
	Alex Lowes	Yamaha	21 Laps

In het wereldkampioenschap leidt Marquez met nog vijf races te gaan dankzij 223 punten. Rossi volgt met 180 punten op de tweede plek. Lorenzo is derde (162). Pedrosa (145) en Silverstone-winnaar Viñales (136) bezetten de vierde en vijfde plaats.

De volgende race is op zondag 25 september in Aragon, Spanje.