Ii pilota del Team Gresini sfrutta la pioggia iniziale, va in testa e ci resta fino alla fine, beffando Pecco Bagnaia, che era partito al comando, e si deve accontentare del 2° posto davanti a Bastianini. Pecco, che ha tergiversato al momento della pioggia, prosegue dritto continuando con le gomme da asciutto ma si deve poi accontentare di stare dietro a Marc Marquez. Per lo spagnolo a Misano arriva la 61esima vittoria in top-classe dopo essere stato per 1043 giorni senza vittorie, vince due Gp di fila e per la prima volta vince partendo dal 9° posto in griglia.
Perde terreno in classifica generale, invece, Jorge Martin, che chiude solo 15esimo pagando a caro prezzo la scelta di rientrare subito per prendere la moto da assetto da bagnato con la pioggia, durata un solo giro. Bagnaia da -26 riduce il gap da Martin portandosi ora a -7 dal pilota spagnolo della Prima Pramac con Marc Marquez che si porta a 259 punti e Bastianini a 250. Al quarto posto si è piazzato Brad Binder e Bezzecchi, poi Alex Marquez, Quartararo e Miller, con Di Giannantonio e P. Espargaro a chiudere la top ten.