Stoner odnotował drugie zwycięstwo w tym sezonie, po sukcesie w Grand Prix Kataru, wyprzedzając Hiszpana Jorge Lorenzo i broniącego tytułu mistrza świata Włocha Valentino Rossiego (obaj Yamaha), który stawał na najwyższym stopniu podium w ostatnich siedmiu edycjach imprezy w Mugello. W pięciu startach Stoner zgromadził 90 punktów i wyprzedza o cztery Lorenzo oraz o dziewięć Rossiego. GP Włoch w klasie 250 ccm zakończyła się triumfem reprezentanta gospodarzy Mattii Pasiniego (Aprilia), natomiast w klasie 125 ccm najlepszy był Brytyjczyk Bradley Smith (Aprilia), który dzięki temu objął prowadzenie w klasyfikacji MŚ. Wyniki GP Włoch: MotoGP - 1. Casey Stoner (Australia/Ducati) 45.41,894 2. Jorge Lorenzo (Hiszpania/Yamaha) 45.42,895 3. Valentino Rossi (Włochy/Yamaha) 45.43,970 4. Andrea Dovizioso (Włochy/Honda) 45.44,023 5. Loris Capirossi (Włochy/Suzuki) 45.45,168 6. Colin Edwards (USA/Yamaha) 46.06,345 250 ccm - 1. Mattia Pasini (Włochy/Aprilia) 45.38,391 2. Marco Simoncelli (Włochy/Gilera) 45.38,508 3. Alvaro Bautista (Hiszpania/Aprilia) 45.39,684 4. Thomas Luthi (Szwajcaria/Aprilia) 46.02,948 5. Hector Barbera (Hiszpania/Aprilia) 46.05,405 6. Hiroshi Aoyama (Japonia/Honda) 46.08,428 125 ccm - 1. Bradley Smith (W.Brytania/Aprilia) 40.09,523 2. Nicolas Terol (Hiszpania/Aprilia) 40.09,739 3. Julian Simon (Hiszpania/Aprilia) 40.16,637 4. Pol Espargaro (Hiszpania/Derbi) 40.21,352 5. Marc Marquez (Hiszpania/KTM) 40.21,838 6. Johann Zarco (Francja/Aprilia) 40.24,128 Klasyfikacja MŚ: MotoGP (po 5 z 17 eliminacji) - 1. Casey Stoner (Australia/Ducati) 90 pkt 2. Jorge Lorenzo (Hiszpania/Yamaha) 86 3. Valentino Rossi (Włochy/Yamaha) 81 4. Dani Pedrosa (Hiszpania/Honda) 57 5. Andrea Dovizioso (Włochy/Honda) 56 6. Marco Melandri (Włochy/Kawasaki) 48 250 ccm (po 5 z 16 eliminacji) - 1. Alvaro Bautista (Hiszpania/Aprilia) 83 pkt 2. Hiroshi Aoyama (Japonia/Honda) 76 3. Marco Simoncelli (Włochy/Gilera) 61 4. Hector Barbera (Hiszpania/Aprilia) 59 5. Mattia Pasini (Włochy/Aprilia) 51 6. Thomas Lüthi (Szwajcaria/Aprilia) 42 125 ccm (po 5 z 16 eliminacji) - 1. Bradley Smith (W.Brytania/Aprilia) 74,5 pkt 2. Julian Simon (Hiszpania/Aprilia) 71 3. Andrea Iannone (Włochy/Aprilia) 46,5 4. Pol Espargaro (Hiszpania/Derbi) 44,5 5. Sergio Gadea (Hiszpania/Aprilia) 43 6. Marc Marquez (Hiszpania/KTM) 38