A Montmelò comunque lo spettacolo è assoluto, dalla partenza all'ultimo metro. Sono il poleman Bastianini, il leader del mondiale Kent, il vincitore del Mugello Oliveira e il rampante Antonelli a fare l'andatura, con Vazquez e Navarro a inseguire. La lotta è curva su curva, con continui cambi di posizione. A dieci giri della fine Kent tenta il primo strappo, ma ha un calo improvviso e Bastianini e Antonelli si rimettono nei suoi scarichi. La battaglia permette anche a Oliveira, Vazquez e Navarro di reinserirsi nella lotta per la vittoria.

Gli ultimi sette giri, quindi, vivono di un pacchetto di mischia composto da sei piloti, tutti a caccia del gradino più alto del podio. Vazquez e poi Oliveira provano a prendersi un minimo vantaggio sugli avversari, mentre Kent commette un errore e va largo. La sua vittoria sembra compromessa, proprio mentre Bastianini supera il leader Vazquez sul rettilineo finale. Una curva dopo lo imita Antonelli. I due centauri italiani sono primo e secondo.

Purtroppo, però, dura poco: Bastianini a due giri dalla fine finisce lungo, ne approfitta un indomito Kent con un sorpasso che spiega a tutti per quale motivo stia dominando il campionato di Moto3. Il romagnolo passa l'ultimo giro nel tentativo disperato di riprendersi la testa della corsa dal formidabile britannico, ma lo affianca solo dopo la bandiera a scacchi: il suo ritardo è di appena 35 millesimi. Intanto Antonelli, terzo fino all'ultima curva, cede la posizione a Vazquez perdendo così la possibilità di conquistare il primo podio da quando corre in Moto3.

Qualche metro più dietro viene beffato anche Romano Fenati, a lungo settimo e bruciato da Isaac Vinales sulla linea del traguardo dopo una gara opaca. A punti Andrea Locatelli, 12°, mentre entra nella classifica iridata anche Maria Herrera: la pilota di Toledo chiude infatti al 15° posto e artiglia il primo punticino mondiale della sua carriera.