MotoGP第3戦アルゼンチンGPはアルゼンチンのアウトドルモ・テルマス・デ・リオ・オンドで決勝レースを行なった。決勝日は好天に恵まれ、各クラス白熱のバトルが繰り広げられた。
気温24度、路面温度21度のドライコンディションで争われたMotoGPクラスの決勝レースはマルク・マルケス（ホンダRC213V）が優勝した。
スタートでトップに立ったのはホルヘ・ロレンソ（ヤマハYZR-M1）。2番手にバレンティーノ・ロッシ（ヤマハYZR-M1）が続く。ダニ・ペドロサ（ホンダRC213V）が3番手、マルケスは4番手で1周目を終えた。
レース序盤の主導権をロレンソが握り、マルケスは4周目に2番手に浮上するものの、その時点でトップのロレンソは1秒のリードを持っていた。しかし、マルケスはその差を周回ごとに縮め、テールtoノーズのトップ争いを展開する。25周のレースの中盤過ぎまで続いた二人のバトルは17周目にマルケスがトップに立つと、その後一気にリードを広げてポールtoウインで開幕3連勝を達成。この勝利は2001年のロッシ以来、MotoGPクラスでは13年ぶりの開幕3連勝となり、1971年のジャコモ・アゴスチーニ以来43年ぶりとなる開幕3戦連続ポールtoウインという記録となった。
2番手争いはペドロサが終盤にロレンソを追い上げ、24周目にかわして2番手に浮上すると、そのまま2位でチェッカーを受け、レプソル・ホンダが前戦に続いてワンツーフィニッシュを達成。ロレンソは終盤にペースが上がらなかったものの、今シーズン初表彰台となる3位を獲得した。
ロッシは序盤からステファン・ブラドル（ホンダRC213V）、アンドレア・イアンノーネ（ドゥカティGP14）と4番手争いを展開。レース中盤の13周目以降4番手争いの先頭に立ち、終盤にはリードを広げて、単独4位でチェッカーを受けた。5位にブラドル、6位にイアンノーネが続き、イアンノーネの6位入賞はMotoGPクラスのベストリザルトとなった。
7位にブラッドリー・スミス（ヤマハYZR-M1）。8位にポル・エスパロガロ（ヤマハYZR-M1）。9位にアンドレア・ドビジオーゾ（ドゥカティGP14）。青山 博一（ホンダRCV1000R）がオープンクラストップとなる10位入賞を果たした。青山は1周目16番手から着実にポジションアップ。レース中盤以降、ニッキー・ヘイデン（ホンダRCV1000R）、ヨニー・ヘルナンデス（ドゥカティGP14）と接戦を繰り広げ、残り2周でヘルナンデス、最終ラップでヘイデンをかわしてクラストップでチェッカーを受けた。
ヘイデンが11位、ヘルナンデスが12位でゴール。カレル・アブラハム（ホンダRCV1000R）が13位。
14位にスコット・レディング（ホンダRCV1000R）が入賞。アレックス・エスパロガロ（フォワード-ヤマハ）は2周目に転倒し再スタート、最下位から追い上げての15位入賞となった。
以下、16位にエクトル・バルベラ（FTR）。17位にミケーレ・ピロ（ドゥカティ GP14）。18位にマイケル・ラバティ（PBM）。19位にマイク・デ・ミオ（FTR）。20位にコーリン・エドワーズ（フォワード-ヤマハ）。21位にブロック・パークス（PBM）の順で続き、アルバロ・バウティスタ（ホンダRC213V）とダニロ・ペトルッチ（ART）はスタート直後にそれぞれ転倒リタイアに終わった。
Moto2クラスではエステブ・ラバット（カレックス）が優勝。ポールポジションスタートのラバットはスタートでトップに立つと、1周目からレースをリード。レース序盤こそハビエル・シメオン（スーター）がラバットを追ったが、中盤以降はその差が開き、ラバットは独走でポールtoウインを達成。今季2勝目を飾り、ランキングトップをキープした。
シメオンはラバットに勝負をかけることはできなかったものの、単独2位をキープして周回を重ね、Moto2クラスで通算2度目の表彰台となる2位入賞を果たした。3位争いは終盤、ルイス・サロム（ポンス・カレックス）、シモーネ・コルシ（フォワード・KLX）、ドミニケ・エジャーター（スーター）の3人による接戦が展開。Moto2ルーキーのサロムが23周のレースの21周目にコルシをかわして2番手に浮上すると、ファステストラップを記録して逃げ切りに成功。Moto2クラス初表彰台を獲得した。
最終ラップまで続いたコルシとエジャーターの4番手争いは、最終ラップの13コーナーでエジャーターがコルシをかわして4位入賞。僅差の5位にコルシが続いた。
6位にアレックス・デ・アンジェリス（スーター）。7位にミカ・カーリョ（カレックス）。8位にサム・ロウズ（スピードアップ）。9位にサンドロ・コルテセ（カレックス）。10位にジョルディ・トーレス（スーター）の順で続き、中上 貴晶（カレックス）は15位入賞。長島 哲太（TSR）は31位でチェッカーを受けた。
前戦のウイナー、マーベリック・ビニャーレス（カレックス）は転倒リタイアに終わった。
Moto3クラスではロマーノ・フェナティ（KTM）が優勝。Moto3クラスの決勝レースは気温22度、路面温度21度のドライコンディションで争われた。
好スタートで1コーナーを制したエフレン・バスケス（ホンダ）だったが、1周目にフェナティがトップに立つ。序盤は12人のライダーがトップ集団を形成。その中からジャック・ミラー（KTM）、フェナティ、バスケスの3人がやや抜け出し、ポジションを入れ替えながら激しいトップ争いを展開する。
レース中盤になると、トップ争いの3台にアレックス・マルケス（ホンダ）、アレックス・リンス（ホンダ）が追いつき、5台でのトップ争いとなる。この中から14周目にラインを外したバスケスがトップ争いから脱落。代わって、追い上げてきたリビオ・ロイ（カレックス‐KTM）が4番手に浮上。レース終盤にはトップを争う3人に追いつく。
レース終盤、フェナティ、ミラー、マルケスの3人がスリップストリームを使い合いながら接戦のポジション争いを展開。ミラーがトップで最終コーナー手前の13コーナーに進入するが、マルケスのインを差したフェナティとマルケスがわずかに接触。さらにフェナティはミラーにも接触してミラーはラインを大きく外す。これでフェナティがトップでチェッカーを受け、2位にマルケス、3位にミラーの順で続いたが、フェナティの接触を巡って最終リザルトはレースディレクションの裁定待ちとなった。
最終的にペナルティを受けることなくフェナティの優勝が確定。2012年のスペインGP以来となるグランプリ通算2勝目となった。マルケスが2位、ミラーが3位で続いたが、3連勝を逃したミラーは表彰台の上でやや不服の表情を見せていた。ロイはグランプリベストとなる4位入賞。5位にはアレックス・リンス（ホンダ）、バスケスは6位フィニッシュ。イサック・ビニャーレス（KTM）が7位。ニコラス・アジョ（ハスクバーナ）が8位に、ダニー・ケント（ハスクバーナ）が9位に、アレナ・バスティアニーニ（KTM）が10位に入賞した。
