Pecco Bagnaia memenangkan balapan MotoGP di Valencia dan sekaligus meraih gelar juara dunia pada tahun 2024. Ini adalah gelar keduanya berturut-turut, sehingga menjadi juara dunia kelas utama dua kali dan juara dunia tiga kali jika ditambah dengan gelar Moto2 pada tahun 2018. Namun, balapan ini berakhir buruk bagi Jorge Martín, yang tidak bisa menyelesaikan balapan karena kecelakaan. Di sisi lain, Alex Rins kembali untuk balapan terakhirnya dengan LCR Honda, sementara Miguel Oliveira absen dan digantikan oleh pembalap uji Aprilia, Lorenzo Savadori. Joan Mir juga tidak bisa balapan karena masalah leher. Maverick Vinales mendapat hukuman penalti tiga posisi di grid karena mesinnya rusak saat pemanasan, sehingga pole position diambil alih oleh Pecco Bagnaia.
Cuaca di sirkuit Valencia cukup baik, dengan matahari bersinar dan sedikit lebih dingin dari hari-hari sebelumnya: suhu udara 18 derajat dan suhu aspal 21 derajat. Sirkuit juga dipadati oleh 93.000 penonton. Baik Bagnaia maupun Martín memilih menggunakan ban depan keras dan ban belakang medium.
Di awal balapan, Bagnaia berhasil mempertahankan posisi terdepan. Sementara itu, Martín berhasil naik ke posisi kedua setelah start dari posisi keenam di grid. Ia berhasil melewati KTM, Maverick, dan Zarco. Namun, Marco Bezzecchi mengalami kecelakaan, yang mengakhiri balapan buruk bagi pebalap yang berada di peringkat ketiga dalam klasemen. Sementara itu, para pebalap Marquez bersaing untuk posisi ketujuh setelah Vinales. Komisaris balapan menyelidiki kecelakaan Bezzecchi, karena Marc terlibat dalam insiden tersebut, namun tidak ditemukan pelanggaran.
Martinator mencoba untuk mendahului Bagnaia di tikungan pertama, namun hampir terjatuh dan harus melewati jalur pelarian. Setelah kembali ke lintasan, ia berada di posisi kedelapan, di depan Aleix, namun tertinggal 2,4 detik dari pemimpin balapan. Martín mulai melakukan aksi comeback-nya. Ia berhasil melewati Alex Marquez. Setelah beberapa percobaan yang ditahan oleh Vinales, Jorge berhasil melewati Maverick. Namun, semua usaha itu berakhir ketika Martinator mencoba mendahului Marc Marquez, namun malah menabraknya dan keduanya terjatuh. Marc dibawa ke pusat medis karena terlempar dari motornya. Sementara itu, Binder berhasil mendahului Bagnaia. Saat melewati garis start, Ducati memberitahu Pecco bahwa Martín sudah tidak balapan dan ia menjadi juara. Martín tiba di box timnya dengan helm masih dipakainya untuk menyembunyikan air mata. Semua orang memberinya tepuk tangan dan pelukan, termasuk Gigi Dall’Igna dan Carmelo Ezpeleta. Musim yang luar biasa bagi Jorge harus diakhiri dengan sedih. Tidak peduli apa yang terjadi di lintasan, karena meskipun Bagnaia tidak menyelesaikan balapan, ia sudah menjadi pemenang besar. Sementara itu, Miller berhasil mendahului Bagnaia.
Enea Bastianini mengalami kecelakaan di akhir lintasan. Pebalap Ducati resmi tersebut berada di posisi kesepuluh. Sementara itu, Augusto juga terjatuh di tikungan ke-7. Marc juga kembali ke box timnya dengan selamat. Namun, balapan terakhirnya bersama Repsol Honda tidak sesuai harapan. Brad Binder sebenarnya sudah memimpin balapan, namun ia melebar di tikungan ke-11 dan harus melewati jalur ‘Long Lap’, sehingga ia turun ke posisi keenam. Namun, Binder kemudian berhasil mendahului Alex Marquez. Namun, ia diberi hukuman mundur satu posisi karena insiden yang melibatkan Alex Marquez. Namun, ia berhasil mendahului Vinales di lintasan lurus. Namun, komisaris balapan memutuskan bahwa hal tersebut dianggap sah, meskipun seharusnya ia mundur untuk memberi kesempatan pada Di Giannantonio. Setelah itu, Binder berhasil melewati Vinales lagi. Di Giannantonio juga berhasil melewati Binder untuk naik ke posisi ketiga. Musim yang luar biasa bagi Fabio.
Pol Espargaro mengalami kecelakaan di balapan terakhirnya bersama MotoGP. Pebalap tersebut terjatuh saat berada di posisi ke-11. Di tahun 2024, ia akan menjadi pebalap cadangan dan uji coba untuk KTM/GasGas. Di Giannantonio tampil sangat kuat. Ia dengan cepat berhasil mendahului Zarco, yang tidak bisa mengejar Bagnaia. Pebalap asal Roma tersebut berhasil melewati Zarco di tikungan ke-4. Balapan semakin menarik, karena Fabio berusaha mendekati Bagnaia di lap terakhir. Namun, pebalap asal Turin tersebut berhasil bertahan dengan baik untuk memenangkan balapan. Menjadi juara sambil memenangkan balapan. Sebuah akhir yang sempurna untuk nomor 1. Setelah itu, ia merayakannya dengan penuh semangat: minum mate dari keranjang basket dan memakai tiga cincin, masing-masing untuk setiap gelar juara dunia.