En la salida Márquez tomaba la delantera con Lorenzo, pero ambos eran sobrepasados por Viñales en las primeras curvas. Rossi se situaba cuarto durante la vuelta inicial y le seguían en el primer paso por meta Andrea Dovizioso (Ducati Team), Aleix Espargaró y Pedrosa. Algo más atrás, el británico Crutchlow. En la tercera vuelta, Márquez retomaba la cabeza de carrera e intentaba escapar, pero cometía un error y era absorbido por el grupo.
A partir de ese momento Viñales volvía a ser primero y a su rueda intentaban acercarse Lorenzo y Rossi, aunque la distancia con el de Suzuki era en la quinta vuelta de algo más de medio segundo y éste firmaba precisamente la vuelta rápida de carrera. Rossi lanzaba su ataque sobre Viñales después de superar a Lorenzo. En ese momento se anunciaba la penalización de pasar por el pit lane para Danilo Petrucci (Octo Pramac Yakhnich).
Rossi alcanzaría a Viñales a 17 vueltas para la conclusión, al tiempo que Márquez ganaba terreno y también superaba a Lorenzo para rodar tercero. El piloto de Honda comenzaría a recortar su distancia también respecto a los dos primeros. Mientras esto ocurría, Rossi se hacía con la primera posición al rebasar a Viñales. A continuación, éste cometía un error que le hacía caer hasta la tercera plaza y también era superado después por Lorenzo.
Márquez volvería a llegar hasta Rossi para adelantarle en la duodécima vuelta y ser líder de nuevo, justo superado el ecuador de la carrera. El dúo formado por Lorenzo y Viñales intentaba entonces rebajar su distancia con Rossi, al tiempo que Márquez comenzaba a poner espacio con el italiano.
A seis vueltas del final Márquez seguía líder con 2'5 segundos de ventaja sobre Rossi. Éste había sido alcanzado por Lorenzo, que al mismo tiempo se había deshecho de Viñales. Rossi y Lorenzo se enzarzaban en su propia batalla por la segunda plaza.
Llegados a la última vuelta, Márquez vencía con una cómoda ventaja, mientras que en la lucha por el segundo puesto Lorenzo se imponía a Rossi tras cometer éste un error en una frenada. Entre el resto de los pilotos españoles, Héctor Barberá (Avintia Racing) finalizaba décimo cuarto y Tito Rabat (Estrella Galicia 0,0 Marc VDS) vigésimo.
En la clasificación del campeonato, Márquez continúa líder con 248 puntos, seguido por Rossi con 200 y Lorenzo con 178. La próxima ronda del Campeonato del Mundo de MotoGP se disputará el 16 de octubre de 2016 en el Gran Premio Motul de Japón, trazado de Motegi.