Seri motoGP Mugello kali ini podium pertama berhasil direngkuh kembali oleh Jorge Lorenzo yang sekaligus merupakan kemenangan ketiga kali secara beruntun pada musim 2015 setelah pada musim lalu dimenangkan oleh Marc Marquez. Dengan demikian Lorenzo telah memenangi seri motoGP Mugello sebanyak 4 kali, yaitu pada musim 2011, 2012, 2013 dan 2015. Meski mengawali balapan dari posisi kedua dan melakukan start yang kurang begitu sempurna namun Lorenzo mampu mengamankan posisi pertama sejak lap pertama dan semakin memperlebar jarak dengan rombongan pembalap di belakangnya yang memperebutkan posisi kedua antara Andrea Dovizioso, Marc Marquez dan Andrea Iannone. Marc Marquez yang terpuruk pada sesi latihan bebas keempat dan tidak lolos kualifikasi Q2 sehingga harus start dari posisi 13 mampu mengawali balapan dengan start sempurna. Memasuki tikungan pertama, Marquez mampu menyodok di urutan kelima di belakang Lorenzo, Dovisioso, Iannone dan Crutchlow. Kebalikan dengan Marquez, Valentino Rossi yang mengawali start dari posisi delapan harus terlempar ke posisi kesebelas selepas tikungan pertama.
Valentino Rossi yang sejak sesi latihan bebas sampai kualifikasi Q2 terlihat kurang bersinar, harus tertatih - tatih mengejar rombongan pembalap didepannya, Smith, Crutchlow, Pedrosa, Dovizioso, Marquez dan Iannone untuk dapat bersaing memperebutkan podium. Meskipun Lorenzo melaju sendirian di depan dengan gap 5 detik, namun aksi saling overtake memperebutkan posisi dua berlangsung seru antara Iannone, Marcquez dan Dovizioso. Namun demikian, 6 lap menjelang finish juara dunia bertahan Marc Marquez harus terjatuh dan tidak dapat melanjutkan balapan akibat strateginya memasang ban depan kompon keras sementara pembalap lainnya menggunakan ban tipe medium. Tidak berselang lama Andrea Dovizioso harus masuk menuju pit setelah motornya mengalami masalah teknis. Tinggal tersisa pembalap Iannone, Pedrosa dan Rossi yang berebut posisi podium 2. Setelah mampu menyingkirkan Pedrosa dari posisi ketiga, Rossi terlihat meyakinkan akan mampu merecoki Iannone di posisi kedua. Namun hingga bendera finish dikibarkan Rossi belum mampu mengovertake Iannone. Dengan hasil yang demikian, posisi klasemen sementara pembalap masih dipegang oleh Valentino Rossi yang unggul 6 poin dari rekan satu timnya Jorge Lorenzo dan di posisi 3 masih tetap diduduki oleh Andrea Dovizioso. Berikut ini hasil lengkap balapannya.