Kini, Bagnaia memimpin balapan diikuti Brad Binder dan Marc Marquez. Pada tikungan ke-15, Marquez berhasil menyalip Binder dan Bagnaia. The Baby Alien melesat meninggalkan kedua pembalap itu.
Memasuki lap ke-18, Marquez yang masih memimpin mulai didekati oleh Bagnaia. Pembalap Ducati Lenovo itu hanya berselisih 0,6 detik dari Marquez. Meski begitu, The Baby Alien masih bisa mempertahankan posisinya.
Pada akhirnya, Marquez yang tampil luar biasa sepanjang balapan berhasil memenangkan MotoGP San Marino 2024. The Baby Alien sukses memenangkan balapan kedua kalinya pada musim ini.