Francesco Bagnaia aseguró una victoria cómoda ante sus fanáticos en Mugello, logrando su tercera victoria consecutiva en el Gran Premio de Italia. Enea Bastianini y Jorge Martin también tuvieron excelentes actuaciones, con Bastianini realizando una maniobra impresionante en la última vuelta para conseguir el segundo lugar de los líderes del campeonato. Bagnaia, que salió desde la quinta posición debido a una penalización, rápidamente tomó la delantera y la mantuvo durante toda la carrera. Los cuatro primeros pilotos en la clasificación lideraron el camino, con Pedro Acosta como el mejor piloto de KTM en la quinta posición.
Hubo algunos incidentes notables durante la carrera. Alex Márquez intentó una maniobra audaz sobre Bastianini, pero terminó cediendo su posición al piloto de Ducati de fábrica. La moto de Márquez también tuvo algunos problemas de humo, pero esto no afectó significativamente su rendimiento. Joan Mir se cayó en la vuelta 7, a pesar de mostrar mejoras en el rendimiento de su moto Repsol Honda. Takaaki Nakagami también perdió el control de su moto, obligándolo a retirarse de la carrera.
A medida que avanzaba la carrera, Bagnaia y Martin mantuvieron un ritmo consistente, creando una diferencia de 0,8 segundos con respecto a Bastianini. Martin logró reducir la diferencia a 0,4 segundos, pero Bagnaia respondió y aumentó nuevamente su ventaja. Márquez realizó una maniobra de adelantamiento tardía sobre Bastianini, pero no logró alcanzar a los líderes. Con tres vueltas restantes, Bagnaia cometió un pequeño error, permitiendo que Martin se acercara. Sin embargo, Bagnaia se recuperó rápidamente y aseguró la victoria. Bastianini realizó una fuerte maniobra en la última vuelta para terminar en segundo lugar, completando un doblete para el equipo de fábrica de Ducati. Martin terminó en tercer lugar.
Otras actuaciones destacadas incluyen el quinto lugar medido de Pedro Acosta por KTM, el mejor resultado de Franco Morbidelli con Pramac en sexto lugar, y el adelantamiento de Fabio Di Giannatonio a Maverick Viñales para asegurar el séptimo lugar. El equipo Aprilia tuvo una carrera mixta, con el piloto terminando en octavo lugar. Alex Márquez y Brad Binder completaron el top diez. Aleix Espargaró terminó en 11º lugar, asegurando a Trackhouse Aprilia un doblete de puntos con Raúl Fernández en 12º lugar y Miguel Oliveira en 14º lugar. Marco Bezzecchi se recuperó de una posición baja en la parrilla para terminar entre los pilotos de Trackhouse en 13º lugar. Rins obtuvo el último punto en 15º lugar. Jack Miller y Pol Espargaró tuvieron carreras decepcionantes, terminando en 16º y 17º lugar, respectivamente. Fabio Quartararo tuvo dificultades durante toda la carrera, mientras que Johann Zarco terminó en 19º lugar. Luca Marini y Lorenzo Savadori completaron la carrera en 20º y 21º lugar, respectivamente.
