Il top gun spagnolo si prende anche il GP d'Italia, quinta vittoria stagionale che però basta solo per arrivare a 155 punti in classifica, lasciando a Cortese, 3°, la leadership del mondiale, con 164. La gara della Moto3 al Mugello è di quelle calde e tirate, con gli oltre 30 indiavolati subito a far bagarre nei primi giri, dove le posizioni al vertice cambiano velocemente, e qualcuno cade. Tra gli illustri out, Oliveira, Sissis, Salom e Rossi. Sono però Vinales, Cortese, Fenati e Antonelli, i "big" che regalano spettacolo. Fino alle ultime battute, dove Niccolò si deve accontentare del quarto posto, dopo una bella lotta con Kent, Vazquez e Rins, rispettivamente 5°, 6° e 7°.

La volata finale vede quindi Vinales tenere la testa della corsa per soli 20 millesimi su Fenati, che sul rettilineo esce dalla scia dello spagnolo, agguantando il 2° posto ai danni di Cortese, che chiude 3°. Da segnalare la bella prestazione del pilota del CIV, Calia 14° davanti a Rinaldi e Tonucci, anche loro provenienti dal campionato italiano velocità.