Dani Pedrosa (Repsol Honda RC 213 V) va resistir als continus atacs del seu company d'equip, Marc Márquez (Repsol Honda RC 213 V), en el tram final de la cursa i es va endur el Gran Premi d'Espanya de MotoGP. Jorge Lorenzo va completar el podi, en un circuit on està acostumat a no treure gaire bons resultats.

Pedrosa, que va ser el més ràpid en els entrenaments, va marcar un ritme trepidant en les primeres voltes que va servir per distanciar-se de Márquez. El pilot de Cervera va liderar el seguici de perseguidors juntament amb el francès Johann Zarco (Yamaha YZR M 1), Andrea Iannone, Cal Crutchlow (Honda RC 213 V) i el figuerenc Maverick Viñales (Yamaha YZR M 1). Zarco va intentar un primer avançament sobre Márquez en la tercera volta, encara que sense èxit, però aleshores Jorge Lorenzo ja havia superat Valentino Rossi i va fer el mateix, poc després, amb Maverick Viñales per rodar cinquè. A l'inici del sisè gir, Álvaro Bautista (Ducati Desmosedici GP16) i l'australià Jack Miller (Honda RC 213 V), al primer revolt del traçat, se'n van anar a ter-ra. Miller es va enfadar, va empènyer al pilot espanyol i va donar puntades de peu a la seva moto.

El ritme de la carrera entre Pedrosa i Márquez es va estabilitzar a partir de la desena volta, en la qual el primer tenia un segon i mig d'avantatge sobre el seu company d'equip, el qual va deixar enrere Johann Zarco, i fins a qui, a poc a poc, va arribar Jorge Lorenzo a la recerca del seu primer podi amb la Ducati Desmosedici GP17.

Finalment, Márquez va aconseguir reduir distàncies amb Pedrosa, però el de Castellar del Vallès estava llançat cap a la victòria i va poder assolir el triomf. Rossi va acabar en la desena posició.

Per altra banda, en Moto 2, Àlex Márquez va aconseguir el seu primer triomf en la categoria. Franco Morbidelli, que havia guanyat les tres últimes curses, va caure. Francesco Bagnaia i Miguel Oliveira van completar el podi. En Moto 3, el valencià Arón Canet va endur-se la seva primera victòria.