Di kelas utama, Valentino Rossi meraih pole position pertamanya sejak Grand Prix Valencia 2014. Dalam balapan, Rossi bertarung sengit dengan Marc Márquez; pada lap terakhir, kedua pembalap tersebut bersentuhan di tikungan terakhir, menyebabkan Rossi terlempar ke area kerikil.[5] Dia berhasil kembali ke lintasan dan meraih kemenangan ketiganya musim ini, dan rekor kemenangan kelas utama ketujuh di Assen.[6] Rossi finis di depan Márquez, sementara rekan setimnya, Jorge Lorenzo, melengkapi podium; Rossi memperlebar keunggulan poinnya di klasemen kejuaraan menjadi 10 poin.[7]Aleix Espargaró dari Suzuki lolos kualifikasi di posisi kedua, tetapi ia turun ke posisi kesembilan dalam balapan. Lima pembalap mengundurkan diri dari balapan – Jack Miller bertabrakan dengan Héctor Barberá, sementara Stefan Bradl, Eugene Laverty dan Alex de Angelis semuanya mengalami kecelakaan dan tersingkir.
Valentino Rossi menyalip Marc Márquez selama balapan, dengan Jorge Lorenzo di belakangnya. Rossi kemudian memenangkan balapan, Márquez dan Lorenzo finis di posisi kedua dan ketiga dalam balapan MotoGP tersebut.
Upaya pertama untuk menjalankan balapan terganggu setelah tumpahan oli di tikungan pertama yang disebabkan oleh kecelakaan Luis Salom.[11] Untuk memulai kembali balapan, jarak balapan dikurangi dari 24 menjadi 16 lap.
