La carrera de Moto 2 arrancó a las 12 y 20 de la tarde, con la ausencia de Xavi Vierge, quien fue declarado no apto para correr debido a un neumotórax provocado por una caída en la sesión de clasificación de ayer.
En la salida, el líder de la categoría intermedia, Franco Morbidelli, mantuvo la pole delante de Álex Márquez y Mattia Pasini. Posteriormente, este último atacó y se colocó primero delante de los pilotos del Estrella Galicia 0.0 Marc VDS. Por detrás, llegaban Baldasarri y Nakagami, pero sucedió un incidente. El italiano sufrió un highside, mientras que el japonés no pudo evitarle, abandonando ambos.
Así, se provocó un corte en cabeza con Pasini liderando, delante de Márquez, Morbidelli y Luthi. Detrás, a más de un segundo, llegaban Marini, Oliveira, Corsi, Navarro, Bagnaia, Kent, Schrötter, Gaedner y Binder.
En los giros siguientes, los cuatro hombres de cabeza abrieron hueco con sus perseguidores. Álex Márquez intentó pasar al ataque para liderar, aunque Mattia Pasini no dejó al español que se mantuviese delante. Por detrás, Luthi consiguió rebasar a Franco Morbidelli para colocarse tercero tras batir el récord del circuito.
Posteriormente, la carrera se estabilizó. Pasini aguantó en la primera posición, sobre Álex Márquez, Luthi y un Morbidelli que comenzó a quedarse en el cuarto puesto ante la imposibilidad de seguir el ritmo de sus compañeros de fuga. Detrás, lejos, se mantenían Oliveira, Corsi, Bagnaia, Marini, Navarro y Binder. Mientras, más atrás, Manzi se fue al suelo en Casanova, la curva 6, mientras que Kent corrió la misma suerte en Correntaio, la curva 12.
A 9 vueltas del final, la carrera se mantenía con Pasini en cabeza, sobre Márquez y Luthi. Detrás, Morbidelli volvió a marcar unos registros rápidos, pero el italiano estaba ya a más de un segundo de diferencia. En la batalla por la quinta posición, Oliveira seguía ganando la partida sobre Marini, Corsi y Bagnaia.
La carrera comenzó a acercarse al final. El trío delantero comenzó a pelearse. Pasini ganó varias batallas a Luthi y Márquez, especialmente en la chicane de Casanova - Savelli, aunque tanto el suizo como el español consiguieron ponerse líderes. Fue el hermano de Marc Márquez quien logró mantenerlo, a 5 vueltas del término, pero perseguido por el italiano, que acabó adelantándole en la vuelta siguiente.
Y la prueba llegó a su parte decisiva. Pasini y Márquez consiguieron despegarse de Luthi, siendo el italiano el más agresivo, decidido a ganar en casa. Sin embargo, ambos decidieron entrar en la batalla y, en la última vuelta adelantaron a Pasini en la frenada de San Donato. Sin embargo, el 54 continuó con la valentía que ejerció durante toda la carrera para adelantarles a ambos y conseguir su primera victoria desde 2009 en la carrera de casa.
Así, el italiano venció delante de Luthi y Álex Márquez, que recortan puntos en la general del Mundial a Morbidelli, cuarto. Terminaron en el Top 15 Oliveira, Marini, Aegerter, Corsi, Navarro, Binder, Schrötter, Syahrin, Viñales, Gardner y Simeon. Por detrás, completaron la clasificación Locatelli, Hernández, Quartararo, Cortese, Edgar Pons, Axel Pons, Bagnaia, que se fue al suelo en la última vuelta, Raffin, Nagashima, Fernández, Pawi, Mackenzie y Fuligni.