給予前15名完賽車手年度積分、安排於賽道時間週日14:00[台灣時間13:00]舉行的決賽起跑順位以週六排位賽成績為準，使Acosta為竿位車手，Bganaia、Vinales同在頭排起跑，Bastianini位於第四順位，M. Marquez為第九順位，Martin則是第11順位。

處於氣溫攝氏21度、賽道溫度26度多雲環境的茂木賽道雖在暖胎圈時出現零星雨勢，但在影響範圍有限下，前輪硬胎、後輪中性胎成為大多數車手應對24圈賽程的輪胎策略，僅有地主車手中上貴晶一人使用後輪軟胎設定。

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身為竿位車手的Acosta在起跑燈滅時雖有不錯的反應速度，但Bagnaia仍在1號彎攻防戰中略勝一籌，Binder與起跑表現同樣不錯的Martin緊跟在後，Mir因與A. Marquez發生衝突而雙雙退賽，使Mir在賽後記者會難掩怒氣。

雖然Acosta試圖挽回局勢，但卻在第3圈14號彎再度苦吞轉倒，並在經過數圈的嘗試後退賽，這不僅讓Bagnaia就此取得1秒以上的領先優勢，也讓好不容易超越Binder的Martin與M. Marquez苦苦追趕。

賽會雖在賽程進入中盤時出示車手可隨時進站更換雨胎設定賽車的白旗，但在上空沒有出現明顯雨勢，且在倒數5圈開始有陽光露臉下，仍在場中奮戰的17位車手仍繼續留在場上激烈對抗。

Martin雖在尾聲一度將差距縮減至1秒左右，但在剩餘賽程已不允許Martin繼續冒著風險追趕下，Bagnaia以1.189秒差距奪下本場大賽冠軍，這不僅使他與Martin間的積分差距縮減至只剩10分，也讓他成為MotoGP級第五位取得單季8勝的車手；在後半被甩開的M. Maruqez雖以落後近4秒取得頒獎台最後一席，但與取得第四的Bastianini已大致退出爭冠圈。

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第五至第10名由歐洲車廠車手包辦，其中KTM以Binder的第六名，Aprilia以A. Espargaro的第九名為最佳成績，Honda與Yamaha分別靠著Zarco與Quartararo取得第11名、第12名，將在本季結束後退出第一線的中上以第13名完賽。

日本GP結束後各陣營將有一週休息時間備戰將於天氣多變的菲利普島舉行的第二波三連戰首戰：澳洲GP，13圈的衝刺賽將於台灣時間10月19日12:00舉行，27圈的決賽為20日11:00。