Pronti via e Lorenzo è già in testa con un’ottima partenza che permette al maiorchino della Yamaha di provare a prendere subito il largo, davanti a Iannone, Vinales e Rossi, mentre Marquez è autore di una pessima partenza che lo vede retrocedere fino alla ottava posizione, abile a recuperare in un paio di curve fino alla quinta, mettendosi subito nella scia del numero 46.
Dopo quattro giri, Lorenzo come ampiamente previsto alla viglia, guida agevolmente con un paio di secondi di vantaggio su Iannone, dietro Rossi rompe gli indugi e sorpassa all’ultima curva Maverick Vinales, imitato un paio di curve dopo da Marc Marquez che guadagna la quarta posizione, mentre dietro Andrea Dovizioso cerca di reggere – a fatica – il passo dei primi 5, invece Daniel Pedrosa scivola alla curva due dovendo dire addio alla gara.
Rossi nel misto ha un altro passo rispetto a Iannone e pratica il sorpasso, ma il ducatista sfrutta il motore della Ducati per ripassare sul dritto una prima volta e poi una seconda volta nel corso del nono giro ed un’altra volta nel decimo, con Rossi che ripassa nel misto, ma Iannone resiste e ci riprova giro dopo giro per non lasciar scappare il pesarese della Yamaha.
Nel decimo giro anche Marquez passa nel misto Iannone e favorisce Rossi, che riesce a prendere quel margine sufficiente a mantenere la posizione sul dritto. Il pilota di Vasto ripassa Marquez grazie al motore Ducati, mentre dietro le posizioni rimangono invariate.
Dopo una fase di stanca ecco che Iannone torna alla carica e passa Rossi, subito seguito da Marquez, con lo spagnolo che si prende immediatamente la seconda posizione e prova a fuggire, mentre nelle posizioni di rincalzo Crutchlow cade e pone fine al suo 2016 con due vittorie e ottimi podi.
Nel momento in cui Mika Kallio con la nuova KTM RC16 è costretto a fermarsi ai box, Marc Marquez prova a prendere il largo dalla coppia italiana formata da Rossi e Iannone, con Vinales che resta attaccato per provare a giocarsi la terza posizione. Rossi sorpassa Iannone, ma l’abruzzese non ci sta e risponde colpo su colpo mantenendo grazie al motore Ducati il terzo posto.
Marquez se n’è andato e prova a recuperare su Lorenzo, ma il pilota Yamaha ha un vantaggio troppo elevato per pensare ad un ricongiungimento, anche se il campione del mondo in carica a due giri dal termine porta il distacco a 2 secondi e due, che non permettono a Lorenzo di stare tranquillo negli ultimi due passaggi.
Dietro, grande crisi per Dovizioso, che si trova a battagliare per la sesta posizione coi fratelli Espargaro, mentre Rossi e Iannone si giocano il terzo posto, con il pesarese che sorpassa il ducatista, che però non molla costringendo il numero 46 ad uscire di pista, guadagnandosi un minimo di margine per l’ultimo giro che lo vede passare terzo, dietro ad uno straordinario Jorge Lorenzo e Marc Marquez.
Quarto è Rossi, davanti a Vinales ed Espargaro – all’ultima gara con Tech3, settimo Dovizioso ed ottavo l’altro Espargaro, anche lui all’ultima gara prima del passaggio in Aprilia, mentre il fratello passerà in KTM, così come il compagno Bradley Smith, nono. Decimo Bautista, davanti a Barbera e Petrucci, che si garantisce la Ducati GP17, mentre a Redding (14°) toccherà la GP16.
| MotoGP 2016 Valencia Standing | |||||
| 1 | J. Lorenzo | SPA | Movistar Yamaha Motogp | Yamaha | 25 |
| 2 | M. Marquez | SPA | Repsol Honda Team | Honda | 20 |
| 3 | A. Iannone | ITA | Ducati Team | Ducati | 16 |
| 4 | V. Rossi | ITA | Movistar Yamaha Motogp | Yamaha | 13 |
| 5 | M. Vinales | SPA | Team Suzuki Ecstar | Suzuki | 11 |
| 6 | P. Espargaro | SPA | Monster Yamaha Tech 3 | Yamaha | 10 |
| 7 | A. Dovizioso | ITA | Ducati Team | Ducati | 9 |
| 8 | A. Espargaro | SPA | Team Suzuki Ecstar | Suzuki | 8 |
| 9 | B. Smith | GBR | Monster Yamaha Tech 3 | Yamaha | 7 |
| 10 | A. Bautista | SPA | Aprilia Racing Team Gresini | Aprilia | 6 |
| 11 | H. Barbera | SPA | Avintia Racing | Ducati | 5 |
| 12 | D. Petrucci | ITA | Octo Pramac Yakhnich | Ducati | 4 |
| 13 | S. Bradl | ITA | Aprilia Racing Team Gresini | Aprilia | 3 |
| 14 | S. Redding | GBR | Octo Pramac Yakhnich | Ducati | 2 |
| 15 | J. Miller | AUS | Estrella Galicia 0,0 Marc Vds | Honda | 1 |
| 16 | E. Laverty | IRL | Pull & Bear Aspar Team | Ducati | 0 |
| 17 | E. Rabat | SPA | Estrella Galicia 0,0 Marc Vds | Honda | 0 |
| 18 | L. Baz | FRA | Avintia Racing | Ducati | 0 |
| 19 | M. Kallio | FIN | Red Bull Ktm Motogp | KTM | – |
| 20 | C. Crutchlow | GBR | LCR Honda | Honda | – |
| 21 | D. Pedrosa | SPA | Repsol Honda Team | Honda | – |
| 22 | Y. Hernandez | COL | Pull & Bear Aspar Team | Ducati | – |