Aus der Pole-Position gestartet behauptete sich der italienische Ducati-Werksfahrer Francesco Bagnaia am Sonntag an der Spitze und fuhr in der Folge ungefährdet seinem 13. GP-Sieg, dem dritten in der Königsklasse, entgegen. Brad Binder landete auf KTM an der zehnten Stelle. Ducati holte sich vorzeitig den Titel in der Herstellerwertung. 

Der 24-jährige Bagnaia lag zum Zeitpunkt des Rennabbruchs, der wegen eines Zwischenfalls zwischen dem Portugiesen Miguel Oliveira und dem Spanier Iker Lecuona erfolgte, rund zweieinhalb Sekunden vor dem letztjährigen Weltmeister Joan Mir aus Spanien (Suzuki). Dritter wurde der Australier Jack Miller (Ducati).

Der Franzose Fabio Quartararo beendete den GP der Algarve nicht. Der seit zwei Wochen als Weltmeister feststehende Yamaha-Werkfahrer stürzte und schrieb nach zuvor 17 Rennen in den Punkten erstmals wieder einen Nuller. Der Spanier Marc Marquez verzichtete wegen einer bei einem Off-Road-Trainingssturz erlittenen leichten Gehirnerschütterung auf den Start.

KTM-Pilot Pedro Acosta sicherte sich mit dem Sieg auch den Titel der Moto3-Klasse. Der Spanier gewann sein sechstes Saisonrennen, womit er als erster Rookie seit Loris Capirossi 1990 in der kleinsten GP-Kategorie gleich auch Weltmeister wurde. Mit 17 Jahren und 166 Tagen ist Acosta zudem der zweitjüngste GP-Champion überhaupt, nur einen Tag älter als damals Capirossi. Der Österreicher Maximilian Kofler war nach einem positiven Coronatest nicht am Start. In der Moto2 setzte sich der Australier Remy Gardner (Kalex) durch. Der WM-Titel ist damit aber noch nicht fixiert.

Am kommenden Wochenende findet in Valencia das Saisonfinale der Motorrad-WM-Saison 2021 statt.