MotoGP第10戦インディアナポリスGP、MotoGPクラスは、アメリカのインディアナポリス・モーター・スピードウェイで決勝レースを行ない、マルク・マルケス（ホンダ）が優勝した。
MotoGPクラスの決勝レースは気温28度、路面温度34度のドライコンディションで争われた。好スタートを切ったのはホルヘ・ロレンソ（ヤマハ）。マルケスがロレンソを追い、序盤から二人が後続にリードを取りながらトップ争いを展開。ロレンソ、マルケス共に、決勝朝のウオームアップ走行で転倒を喫していたものの、接戦のトップ争いを展開する。2周目にロレンソがファステストラップを記録するが、直後にマルケスがこれを更新。逃げたいロレンソ、逃がさないマルケスのバトルはレース終盤までコンマ差の接戦となる。
レース終盤の20周目に雨が落ち始めたことを示すホワイト×レッドクロスフラッグが掲示されるが、路面がウエットになることはなく、レースは続行。残り3周となった25周目のストレートエンドでマルケスがこのレースで初めてトップに立つ、ロレンソもマルケスを追ったものの、最終ラップにはその差が若干広がり、そのままマルケスがトップでチェッカーを受け、今シーズン3勝目を記録。マルケスはインディアナポリスでMotoGPクラス3連勝、Moto2時代も含めると5連勝を達成し、この勝利はホンダにとって、グランプリ通算700勝目となった。
ロレンソはレースの大半をリードしながら惜しくも2位に。3位争いは序盤からダニ・ペドロサ（ホンダ）とバレンティーノ・ロッシ（ヤマハ）の激しいバトルが繰り広げられ、ロッシが18周目の2コーナーでペドロサの前に出たものの、ペドロサも23周目のストレートエンドで3位を奪還。直後にペドロサがラインを外し、ロッシが再び前に出るが、ペドロサも25周目に再びポジションを奪還。最後まで続いたバトルはロッシが僅差で前でゴールし、ロッシは今シーズンの連続表彰台記録を更新、ペドロサは僅差の4位でゴールした。
これでチャンピオンシップはロッシがランキングトップをキープ。9ポイント差のランキング2位にロレンソ、ランキング3位のマルケスはロレンソとの差を47ポイントに縮めた。
アンドレア・イアンノーネ（ドゥカティ）とブラドリー・スミス（ヤマハ）により序盤から終盤まで続いた5位争いを僅差でイアンノーネが制し、スミスが6位に入賞。
7位にポル・エスパロガロ（ヤマハ）とカル・クロッチロウ（ホンダ）の二人によって争われた7位争いはポル・エスパロガロが前でゴール。クロッチロウは8位でチェッカーを受けた。
9位にアンドレア・ドビジオーゾ（ドゥカティ）が入賞。ドビジオーゾはスタート直後の2コーナーでラインを外し、最後尾まで下がったが追い上げて9位でゴール。10位にダニロ・ペトルッチ（ドゥカティ）が入賞した。マーベリック・ビニャーレス（スズキ）が11位、ヨニー・エルナンデス（ドゥカティ）が12位、スコット・レディング（ホンダ）が13位、アレックス・エスパロガロ（スズキ）が14位に続き、エクトル・バルベラ（ドゥカティ）はオープントップとなる15位に入賞。
以下、16位にニッキー・ヘイデン（ホンダ）、17位にマイク・デ・ミオ（ドゥカティ）、18位にアルバロ・バウティスタ（アプリリア）、19位にユージン・ラバティ（ホンダ）、20位にステファン・ブラドル（アプリリア）、21位にアレックス・デ・アンジェリス（ART）、22位にトニ・エリアス（ホンダ）の順で続き、ジャック・ミラー（ホンダ）は8周目に転倒リタイアに終わった、