Tras dos carreras en mojado, el cielo se había despejado en la previa a la batalla de la categoría reina y la incertidumbre por qué neumáticos escoger se instauró en el 'pit lane'. Ahí, Lorenzo fue el más listo de la clase y antes del 'warm up', cambio a gomas de seco adelantándose al resto y acertando de pleno ya que la lluvia no volvió a aparecer en Valencia.
Además, pero después de la vuelta de reconocimiento, Pedrosa junto a Nicky Hayden (Ducati), Álvaro Bautista (Honda) y Cal Crutchlow (Yamaha), decidieron también cambiar al neumático liso por lo que tuvieron que salir desde el 'pit lane'. Así, en el segundo giro del Gran Premio y tras una excepcional salida, el español Aleix Espargaró (ART) daba la sorpresa y se colocaba primero junto a su compatriota Héctor Barberá (Ducati).
Valentino Rossi (Ducati) y Casey Stoner (Honda) se colocaban tercero y cuarto y, rodando en paralelo, hacían recordar las batallas pasadas. Sin embargo, estos cuatro pilotos pagaron su elección de gomas de agua y, superados los primeros momentos de precaución, tuvieron que pasar por 'boxes'. Por su parte, el bicampeón del Mundo recuperaba lo que es suyo y agarraba la cabeza de carrera mientras Pedrosa imitaba a su futuro compañero Márquez y remontaba posiciones hasta alcanzar la segunda posición, aunque aún lejos de Lorenzo, a casi tres segundos.
Así, tras el 'carrusel' de entrada a 'boxes' de la mayoría de los pilotos, una vez más la lucha por la victoria volvía a ser cosa de los dos de siempre. En menos de cinco vueltas, el catalán daba caza al mallorquín pero, rodando al rebufo, Pedrosa cometía un ligero error que le hacía salirse de pista llevando de nuevo la distancia con Lorenzo hasta los cuatro segundos.
Lorenzo se marcha al suelo mientras adelantaba a un doblado.
Con todavía 17 giros completos por trazar, los doblados comenzaron a hacer acto de presencia y, todavía no informado del error de su rival, Lorenzo se iba al suelo cuando intentaba adelantar al británico James Ellison (ART). Arriesgando sin necesidad, el rey de MotoGP se caía al entrar en contacto con la parte mojada del asfalto, sirviendo en bandeja de plata la victoria a Pedrosa, a quien sólo un nuevo error podría haberle dejado sin el sexto triunfo del año.
Mientras, Crutchlow era segundo y Nakasuga, sustituto de Ben Spies, tercero, con Bautista cuarto al haber superado a Stoner. Además, Barberá se iba al suelo unas vueltas antes de que lo hiciera el propio Crutchlow y Espargaró viajaba en posiciones retrasadas. Rodando Pedrosa en solitario, el catalán doblaba a Rossi en carrera, dejando para la posteridad una imagen de un nueve veces campeón del Mundo que tendrá una nueva oportunidad de volver a hacer historia el año que viene en su vuelta a Yamaha.
En una de las carreras más accidentadas del año, Pedrosa lograba finalmente una plácida victoria, entrando a más de 40 segundos de Nakasuga, que fue segundo, y de Stoner, que superó finalmente a Bautista, cuarto, para firmar una retirada en el podio. Además, sólo 14 pilotos terminaron la carrera entre ellos Espargaró que, con la undécima posición, se coronó como campeón de las CTR.