Pada lap 15, Bagnaia pun mencoba merebut posisi Martin untuk menjadi yang terdepan. Sempat kesulitan, Bagnaia pun akhirnya mampu memimpin jalannya balapan setelah mampu menyalip Martin di tikungan terakhir.
Sembilan lap menjelang balapan berakhir, Ducati mampu menempatkan tiga pembalapnya ke posisi podium setelah Jack Miller merebut posisi Joan Mir di urutan ketiga. Hasil tersebut pun bertahan hingga akhir balapan Bagnaia kembali menjadi pemenang disusul Jorge Martin dan Jack Miller.
Hasil Lengkap MotoGP Valencia 2021:
1 Francesco Bagnaia ITA Ducati Team (GP21)
2 Jorge Martin SPA Pramac Ducati (GP21)
3 Jack Miller AUS Ducati Team (GP21)
4 Joan Mir SPA Suzuki Ecstar (GSX-RR)
5 Fabio Quartararo FRA Monster Yamaha (YZR-M1)
6 Johann Zarco FRA Pramac Ducati (GP21)
7 Brad Binder RSA Red Bull KTM (RC16)
8 Enea Bastianini ITA Avintia Ducati (GP19)
9 Aleix Espargaro ITA Aprilia Gresini (RS-GP)
10 Valentino Rossi ITA Petronas Yamaha (YZR-M1)
11 Franco Morbidelli ITA Monster Yamaha (YZR-M1)
12 Andrea Dovizioso ITA Petronas Yamaha (YZR-M1)
13 Alex Marquez SPA LCR Honda (RC213V)
14 Miguel Oliveira POR Red Bull KTM (RC16)
15 Iker Lecuona SPA KTM Tech3 (RC16)
16 Maverick Viñales SPA Aprilia Gresini (RS-GP)
17 Luca Marini ITA VR46 Avintia Ducati (GP19)
18 Danilo Petrucci ITA KTM Tech3 (RC16)
Alex Rins SPA Suzuki Ecstar (GSX-RR)
Takaaki Nakagami JPN LCR Honda (RC213V)