El inicio de la carrera se tuvo que retrasar varios minutos por culpa de la fuerte lluvia que caía sobre el circuito de Sepang. Cuando las condiciones de la pista ya eran aceptables, la prueba dio comienzo con una duración de 19 vueltas, una menos que las programadas al principio.
Jorge Lorenzo hizo una fantástica salida y tomó el liderato de la carrera en la primera curva. Por detrás Marc Márquez y Andrea Dovizioso se colocaron a su rueda y superaron al mallorquín entre las curvas 6 y 7.
En la frenada de la curva 9 Valentino Rossi hizo una fantástica maniobra superando a dos pilotos mientras que Dovizioso adelantaba a Márquez para colocarse primero. El 9 veces campeón del mundo se mostró muy fuerte y antes del primer paso por meta ya lideraba la prueba con un sorprendente Andrea Iannone en segunda posición.
Andrea Dovizioso y Marc Márquez bajaron hasta la tercera y cuarta posición mientras que Jorge Lorenzo se quedó un poco descolgado del cuarteto de cabeza y fue superado por Aleix Espargaró, que posteriormente se iría largo y bajaría hasta la undécima posición.
Iannone superó a Valentino Rossi y a partir de ese momento los dos pilotos italianos comenzaron una intensa lucha por el liderato, adelantándose prácticamente en todas las vueltas. Por detrás Cal Crutchlow, que no había tenido un buen inicio de carrera, superó a Crutchlow para ponerse detrás de Márquez.
El piloto británico adelantó finalmente a Marc, pero el de Cervera se la devolvió a falta de 10 vueltas para el final. Rossi por su parte afianzó la primera posición después de adelantar a Iannone y que este no se la pudiera devolver en la recta, donde la Ducati se mostró muy superior. Dovizioso viendo la posibilidad de que Rossi se escapara adelantó a su compañero de equipo para ponerse segundo.
Cal Crutchlow se fue al suelo en la curva 2 y posteriormente en la misma vuelta, Marc Márquez también se cayó, pero esta vez en la curva 11. El piloto de Cervera se reincorporó a la carrera en decimoquinta posición. Andrea Iannone también se fue al suelo cuando intentaba seguir sus dos compatriotas italianos, dejando a Jorge Lorenzo cuarto.
Un error de Rossi en la primera curva le dio la primera posición a Andrea Iannone, que no falló y se hizo con la victoria en Sepang. Rossi acabó segundo afianzando el subcampeonato mientras que Lorenzo fue tercero. Héctor Barberá logró su mejor resultado en MotoGP, una cuarta posición después de superar a su compañero de equipo Loris Baz, que fue quinto. Viñales fue sexto y Álvaro Bautista séptimo, firmando una gran carrera con la Aprillia.
La última carrera de la temporada será dentro de 15 días en el Circuit Ricardo Tormo de Cheste.