Pada lap kelima, Fernandez mampu menjauh dengan keunggulan 0,8 detik dari Acosta, tetapi sayangnya dia terjatuh di Tikungan 10 sehingga rider Red Bull GASGAS Tech3 itu merebut tempat terdepan. Akan tetapi, Binder sukses menyalip Acosta di trek lurus begitu memasuki lap keenam.
The Baby Shark -julukan Acosta- pun turun ke tempat ketiga setelah Pecco menyalipnya di sektor terakhir. Setelah itu, mereka terlibat aksi salip menyalip, tetapi Bagnaia mampu menjaga tempat kedua di sektor terakhir.
Tak lama kemudian, Binder gantian terjatuh ketika memimpin balapan. Alhasil, Bagnaia kembali ke tempat terdepan diikuti oleh Espargaro dan Acosta. Sementara itu, The Baby Alien -julukan Marquez- merangsek naik ke tempat keempat di depan Martin dan Bastianini.
Tiga lap jelang finis, Bagnaia memimpin 0,621 detik di depan Espargaro. Sedangkan Acosta, yang tertinggal 0,873 detik dari rider kawakan Aprilia itu, kini sudah ditempel oleh Marquez, yang terus berusaha menyalipnya.
Bagnaia terus dengan nyaman menjaga posisinya hingga lap terakhir. Namun, dia malah terjatuh di lap terakhir ketika menikung di Tikungan 5. Alhasil, Aleix Espargaro berhasil keluar sebagai pemenang sprint MotoGP Catalunya 2024 di depan Marquez yang menyalip Acosta di lap terakhir.