Πριν από το Σαββατοκύριακο του Misano, η Ducati επιβεβαίωσε ότι ο Bastianini θα συνοδεύσει τον Bagnaia στην εργοστασιακή ομάδα την επόμενη χρονιά, με το ζευγάρι να αναζωπυρώνει τη μονομαχία τους από το Le Mans στα τελευταία στάδια του Grand Prix του San Marino.

Ο Bagnaia επικράτησε σε μια τεταμένη πορεία προς τη γραμμή του τερματισμού για να πάρει την τέταρτη διαδοχική του νίκη και να μειώσει την διαφορά από τον Fabio Quartararo στους 30 βαθμούς.

Ο κάτοχος της pole position, Jack Miller, κατάφερε να στρίψει πρώτος, μπροστά από τους Enea Bastianini και Pecco Bagnaia, ο οποίος ανέβηκε από την πέμπτη θέση μετά από μια ποινή τριών θέσεων στην σχάρα εκκίνησης που αντιμετώπιζε. 

Ακολούθησε χάος στην πρώτη στροφή στις πιο πίσω θέσεις, καθώς ο Johann Zarco της Pramac, ο Michele Pirro της Ducati και ο Pol Espargaro της Honda είχαν πτώση μετά από μια επαφή με μια μοτοσυκλέτα της ΚΤΜ που έριξε τον Zarco και συμπαρέσυρε τους άλλους - με τον Pol να απομακρύνεται κρατώντας τον καρπό του.

O αγώνας του Miller θα τελείωνε στον δεύτερο γύρο, όταν έχασε το μπροστινό στην τέταρτη στροφή και έπεσε, ενώ ο Marco Bezzecchi έπεσε στον ίδιο γύρο στην 10η στροφή. 

Πίσω, ο Quartararo παρέμεινε στην όγδοη θέση, ενώ ο Aleix Espargaro ανέβηκε στην έκτη θέση στον πρώτο γύρο. Οι πτώσεις των Miller και Bezzecchi προώθησαν και τους δύο από μία θέση, αλλά η πρώτη τετράδα – της οποίας πλέον ηγούταν ο Bastianini μετά την πτώση του Miller – είχαν απομακρυνθεί. 

Ο αγώνας του Bastianini πήγε σχεδόν με τον ίδιο τρόπο με δύο από τους ομολόγους του Ducati όταν έχασε το μπροστινό μέρος στη στροφή 14 στον δεύτερο γύρο.

Ο Βastianini – ο οποίος έτρεχε με ένα διαφορετικό σχέδιο στην μοτοσυκλέτα, αφιερωμένο στον αείμνηστο ιδρυτή της ομάδας Fausto Gresini – είχε μια στιγμή στην 14η στροφή του δεύτερου γύρου, αλλά κατάφερε να παραμείνει στην μοτοσυκλέτα. Στον επόμενο όμως γύρο, ο Bagnaia που είχε φτάσει πλέον κοντά, κατάφερε να περάσει στην πρώτη θέση στην όγδοη στροφή. 

Ο Vinales ακολούθησε γρήγορα το παράδειγμά του με μια επιθετική βουτιά στην εσωτερική του Bastianini στην 14η στροφή και άρχισε να κυνηγά τον Bagnaia, μην θέλοντας να τον αφήσει να ξεφύγει. 

Πίσω, ο Quartararo εκμεταλλεύτηκε το λάθος του Espargaro, που άνοιξε πολύ την γραμμή του στην 13η στροφή στον έκτο γύρο για να πάρει την πέμπτη θέση και άρχισε να κλείνει οριακά τη διαφορά από την τετράδα που είχε μπροστά του.

Οι Vinales έμεινε κολλημένος πίσω από τον Bagnaia για τους επόμενους 16 γύρους, με τον αναβάτη της Aprilia να πλησιάζει σε διάφορα σημεία, αλλά ποτέ αρκετά για να κάνει μια καθαρή προσπέραση στην Ducati.

Ο Bastianini και ο Marini συμμετείχαν σε μια σύντομη μάχη για την τρίτη θέση στον 16ο γύρο μέχρι τις στροφές 10 και τη γρήγορη στροφή Curvone (11η), με τον Bastianini να καταφέρνει να μείνει μπροστά. 

Αυτό έκανε και τους δύο να απομακρυνθούν ελαφρώς από το κορυφαίο δίδυμο, αλλά ο Bastianini ανέβασε τον ρυθμό του και κατάφερε να φτάσει τον Vinales και να τον περάσει στην πρώτη στροφή του 20ου γύρου.

Μετά από αυτό, ο αναβάτης της Gresini πίεσε και έφτασε στην ουρά του Bagnaia, μέχρι ένα μικρό λάθος στην τέταρτη στροφή του τελευταίου γύρου, το οποίο έδωσε στον Bagnaia κρίσιμα μέτρα για να υπερασπιστεί το προβάδισμά του, αλλά ο Bastianini πέτυχε να φτάσει και πάλι ακριβώς πίσω του στον τελευταίο τομέα. 

Βγαίνοντας από την τελευταία στροφή, ο Bagnaia έφτασε στην καρό σημαία μόλις 0,034 δευτερόλεπτα μπροστά από τον Bastianini, ο οποίος μάλιστα έκανε και νέο ρεκόρ γύρου αγώνα. 

Ο Vinales έμεινε τρίτος στο τέλος, 4,2 δευτερόλεπτα μακριά από τη νίκη, με τον Marini να παίρνει την τέταρτη θέση στον εντός έδρας αγώνα του τρέχοντας με ένα ιδιαίτερο σχέδιο στην μοτοσυκλέτα του. 

Ο Quartararo δεν μπόρεσε να γεφυρώσει τη διαφορά με τους αναβάτες του βάθρου και έπρεπε να συμβιβαστεί με μια πέμπτη θέση που περιορίζει τη ζημιά, καθώς χάνει μόνο δύο βαθμούς από το πλεονέκτημα που έχει χτίσει. 

Ο Aleix Espargaro ήταν έκτος στο τέλος και πέφτει στην τρίτη θέση της βαθμολογίας, 33 βαθμούς πίσω από τον Quartararo, με τον Alex Rins έβδομο, μπροστά από τον Brad Binder, τον Jorge Martin και τον Alex Marquez.

Ο Andrea Dovizioso σημείωσε βαθμούς στον τελευταίο του αγώνα MotoGP καθώς οδήγησε την RNF Yamaha του στην 12η θέση, την οποία κατείχε κατά το μεγαλύτερο μέρος του αγώνα και καταχειροκροτήθηκε από τους Ιταλούς οπαδούς μετά το τέλος του αγώνα.