A Forma-1-es Abu-Dzabi Nagydíjjal egyidőben vette kezdetét a szezonzáró Valenciai Nagydíj a MotoGP-ben, ahol még nyitott volt a világbajnoki cím sorsa: Bagnaia 14 ponttal vezetett Martin előtt.

Vinales 3 helyes büntetése miatt Bagnaia az első helyről rajtolhatott, Martin pedig a hatodikról, kettejük közé pedig Zarco, Miller, Vinales és Brad Binder fért be. Bagnaia jól kapta el a rajtot és megtartotta a vezetést, Martin pedig két kanyar alatt a második helyre jött fel, közvetlenül bajnoki riválisa mögött haladt. Bezzecchi bukott a rajtnál, emiatt lengett a sárga zászló.A 3. körben Martin támadta Bagnaiát, túl vakmerően próbált elmenni az 1-es kanyarnál, így egészen a nyolcadik helyig esett vissza a spanyol pilóta, Bagnaiára pedig Binder érkezett meg keményen. Martin Alex Marquezt gyorsan megelőzte, Vinales viszont több támadást is vissza tudott verni, végül a 6. körben tudott elmenni mellette. Pillanatokkal később Martin ráfutott Marc Marquezre, így mindketten kiestek a versenyből, ezzel pedig eldőlt, hogy Bagnaia 2023 világbajnoka. Aggasztó volt látni, hogy az incidens után Marquez bicegett – nagyot bukott a Hondától távozó versenyző.

A 7. körben aztán Binder megelőzte Bagnaiát az első helyért, majd Miller is elment a gyári Ducati pilótája mellett. A top 3 ezt követően kicsit távolabb került egymástól, Zarco viszont fél másodpercen belül volt Bagnaiához képest.

Binder aztán hibázott és a büntetőíven jött vissza a pályára, ezzel a hatodik helyre esett vissza. Az állás 13 körrel a leintés előtt Miller, Bagnaia, Zarco, Vinales, Alex Marquez, Binder, Di Giannantonio, Aleix Espargaro volt.

Binder fel tudott jönni az 5. helyre, de felelőtlen vezetés miatt egyhelyes visszasorolásra ítélték. A dél-afrikai egy rafinált megoldást választott: megelőzte Vinalest, majd visszaengedte maga elé, a büntetés jelzése pedig eltűnt a közvetítésből. A következő körben Binder megint megelőzte Vinalest és feljött a negyedik helyre, majd Di Giannantonio is megelőzte az Aprilia versenyzőjét. 9 körrel a leintés előtt Miller az élről dobta el a motort: a 11-es kanyarban csúszott ki, 1 körrel később pedig Rins is kicsúszott.

5 körrel a verseny és a szezon vége előtt Bagnaia vezetett fél másodperccel Zarco előtt, majd Binder, Di Giannantonio, Alex Marquez, Aleix Espargaro, Raul Fernandez és Vinales jött, és már csak 14-en voltak versenyben.

Di Giannantonio Binder megelőzésével a harmadik helyre jött fel, és láthatóan gyorsabb volt az első két helyezettnél is, és elkezdte csökkenteni a másfél másodperces hátrányát az olasz. Pol Espargaro bukott, Diggia pedig egy másodpercen belülre lopta magát az utolsó 3 körre.2 körrel a leintés előtt Di Giannantonio meg is tudta előzni Zarcót, az utolsó körben pedig Bagnaia ellen próbálkozott - de őt már nem tudta megelőzni. Így Bagnaia futamgyőzelemmel ünnepelte a második címét, Di Giannantonio a második, Zarco a harmadik lett.