Durante le prime prove, Jorge Lorenzo cade rovinosamente sulla pista allagata rompendosi una clavicola; trasferitosi in Spagna è operato immediatamente e riesce a presentarsi al via del Gran Premio poche ore dopo. La pole position è ottenuta da Cal Crutchlow.
Al via il più veloce è Daniel Pedrosa, tallonato da Stefan Bradl e da Marc Márquez, ma si fa notare ben presto Valentino Rossi che, dopo una partenza incerta, riesce a portarsi in testa e mantenere il comando della gara sino alla fine. Si tratta della sua 106a vittoria in un gran premio del motomondiale, ottenuta a distanza di 993 giorni da quella precedente nel Gran Premio della Malesia 2010.
Per le altre posizioni sul podio la competizione è tra Marc Márquez e Cal Crutchlow, entrambi davanti a Daniel Pedrosa, con il pilota spagnolo che ottiene il secondo posto. Nelle posizioni immediatamente successive si piazzano Pedrosa e Jorge Lorenzo, con quest'ultimo che ottiene un risultato sorprendente dopo quanto accaduto durante le prove.
La gara viene vinta da Pol Espargaró, al termine di un confronto protrattosi per tutta la gara con Scott Redding, secondo sul traguardo, con il pilota britannico che mantiene la prima posizione in campionato con 30 punti di vantaggio proprio sullo spagnolo. Per Espargaró, autore anche della pole position, si tratta della terza affermazione stagionale, seconda consecutiva e dodicesima in carriera nel motomondiale.
Dopo Espargaró e Redding, il terzo posto è andato a Dominique Aegerter con la Suter MMX2 del team Technomag carXpert, al secondo podio in carriera nel motomondiale, a distanza di quasi un anno e mezzo da quando concluse al terzo posto il GP della Comunità Valenciana del 2011.
In occasione di questa gara viene assegnata una wildcard a Gino Rea.
Anthony West nel Gran Premio di Francia 2012 era risultato positivo a controlli antidoping, per tale motivo il 31 ottobre 2012 dopo il GP d'Australia è stata presa la decisione di annullare il risultato ottenuto in Francia e di squalificarlo per un mese, cosa che non gli ha permesso di partecipare all'ultima tappa del campionato 2012, a Valencia. In seguito, il 28 novembre 2013, vengono annullati tutti i suoi risultati ottenuti nei 17 mesi successivi al GP di Francia della stagione precedente, fra cui quello di questa gara.[1]
Luis Salom del team Red Bull KTM Ajo vince la gara della classe Moto3, conquistando la terza vittoria consecutiva dopo quelle al GP d'Italia ed al GP di Catalogna, realizzando la quarta affermazione stagionale ed incrementando a dieci punti il vantaggio in campionato rispetto a Maverick Viñales, secondo in questa gara ed anche nella graduatoria piloti. Al terzo posto Álex Rins, con l'ennesimo podio tutto di piloti di nazionalità spagnola, alla guida di motociclette KTM.
Da segnalare il quarto posto di Miguel Oliveira con la Mahindra MGP3O, dopo aver ottenuto la sua prima pole position in carriera nel motomondiale durante le prove di qualificazione.
In questa gara, Bryan Schouten e Thomas van Leeuwen partecipano con lo status di wildcard.