Valentino Rossi, en un final trepidant, va aconseguir superar Marc Márquez i va fer-se amb el triomf a la catedral del motociclisme europeu, Assen. L'italià i el de Cervera van arribar en un frec a frec a l'últim revolt del circuit i Márquez, quan intentava colar per dins, va tocar la moto de Rossi, qui va haver de tirar pel dret i saltar-se la chicane per creuar, en primera posició, la línia d'arribada del GP d'Holanda.

Aquesta acció va ser molt protestada pel box d'Honda i els jutges van haver de decidir si la maniobra de l'italià havia estat legal, concloent que sí, i donant la victòria a Rossi.

Abans d'aquest final, però, la cursa va ser trepidant. Valentino Rossi, qui havia aconseguit fer-se amb la pole position, va mantenir-se en aquesta posició al final de la recta d'arribada, secundat pels seus companys de graella, Aleix Espargaró i Marc Márquez. Per darrere, Lorenzo, vuitè a la sortida, havia guanyat tres posicions i s'acostava al capdavant, mentre que Héctor Barberá i Jack Miller topaven i havien d'abandonar la cursa, sense problemes greus.

Ràpidament però es va veure que seria un duel entre les Yamaha de Rossi i Lorenzo i la Honda de Márquez, que amb la tornada al xassis de la passada temporada sembla haver recuperat les sensacions. De mica a mica, però, van ser Rossi i Márquez qui van aconseguir despenjar Lorenzo i iniciar, d'aquesta manera, un frec a frec que duraria fins a l'incident final.

Rere seu, la resta de pilots, amb Lorenzo destacat i rodant còmode en la tercera posició i, després un grup de pilots, encapçalat per Andrea Iannone que lluitaven per aconseguir la quarta posició, entre els que hi havia Andrea Dovizioso, Cal Crutchlow i els catalans Aleix i Pol Espargaró i Dani Pedrosa.

A set voltes pel final, Márquez va fer el primer avançament a Rossi, qui es va quedar darrere el català per estudiar el millor moment per tornar-li la moneda. Aquest va arribar a tres voltes del final i, a partir d'aquí es va limitar a tancar totes les portes al pilot de Cervera, fins que va arribar l'incident previ a la línia d'arribada.

El pilot gironí Maverick Viñales, va finalitzar la prova en desena posició, a gairebé mig minut del guanyador, però es va mostrar content amb el ritme de cursa de la seva Suzuki al acabar la prova d'Assen.