Alla partenza, Jorge Lorenzo scatta bene e riesce a distanziare il resto del gruppo. Buona anche la partenza di Valentino Rossi che, dopo aver superato allo start Stefan Bradl e Álvaro Bautista, si mette in scia a Andrea Dovizioso. Durante il secondo giro, in fondo al rettilineo principale, Rossi nel tentativo di superare Dovizioso entra in contatto con Dani Pedrosa che precedeva entrambi, e il pesarese va lungo, ripartendo dalla settima posizione. Nel frattempo, dopo una pessima partenza, Marc Márquez si riporta sul compagno di marca, seguito da Cal Crutchlow, e riesce ad ingaggiare un duello con Pedrosa. Nel frattempo Dovizioso perde il ritmo dei primi e si fa raggiungere dal gruppetto di Bradl (che cade dopo il sorpasso di Rossi) e Rossi. Quest'ultimo rimonta negli ultimi giri, riportandosi su Crutchlow e le Honda ufficiali, che riesce a superare. Vince così Lorenzo per la 24ª volta in carriera in MotoGP, davanti al compagno Rossi e alla Honda di Márquez.
Pol Espargaró conquista la vittoria nell'esordio stagionale del motomondiale, vincendo la resistenza di Scott Redding, secondo al traguardo, soltanto all'ultimo giro. Per il pilota spagnolo del team Tuenti HP 40 si tratta della personale decima vittoria in carriera nel motomondiale. Il podio viene completato dal giapponese Takaaki Nakagami anche lui, come i primi due sul traguardo, su Kalex Moto2. Per Nakagami si tratta del suo primo podio in carriera nel contesto del motomondiale.
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]
Per Salom si tratta della terza affermazione in carriera nel motomondiale dopo le due vittorie ottenute lo scorso anno. Il podio viene completato da altri due piloti di nazionalità spagnola, con Maverick Viñales secondo con la KTM RC 250 GP del team Calvo e Álex Rins terzo, sempre con una KTM ma gestita dal team Estrella Galicia 0,0.