Valentino Rossi volvió a proclamarse vencedor de un Gran Premio más de un año después de su último triunfo en MotoGP, aumentando así sus estadísticas deportivas hasta 115 victorias durante un espacio de tiempo que ya es de veinte años y 314 días. El italiano llevó a su Yamaha a lo más alto del podio en La Catedral de Assen, seguido de un Danilo Petrucci que protagonizó una de sus mejores actuaciones en la categoría reina. Marc Márquez, en un duelo más que intenso con Andrea Dovizioso y Cal Crutchlow en las últimas vueltas, logró romper el triplete italiano en Holanda al ser tercero [Así te lo contamos en vivo].
Otro de los protagonistas de la carrera fue Maverick Viñales, que se vio obligado a abandonar tras una caída y deja el liderato del Mundial. Su puesto lo ocupa Dovizioso, aunque la clasificación de pilotos se aprieta sobremanera. Del primero al cuarto clasificado únicamente hay 11 puntos de diferencia y todo puede cambiar en próximas citas.
Rossi parecía lanzado hacia la victoria a ocho vueltas del final, pero la lluvia lo cambió todo. En cuanto la bandera blanca hizo acto de presencia, la cabeza de carrera se apretó y hubo una lucha encarnizada por el triunfo. Sobre todo, entre Il Dottore y Petrucci. El primero sólo pudo imponerse a última hora, imposibilitando la que hubiese sido la primera victoria en MotoGP del piloto de Ducati.
Tal y como hiciera en los entrenamientos, el francés Johann Zarco no falló en la salida y tras su estela se llevó a Marc Márquez y a Valentino Rossi, si bien al término del primer giro contaba con seis décimas de segundo de ventaja. La elección de los neumáticos iba a ser determinante en el desarrollo de la carrera y mientras que Rossi optó por un compuesto intermedio delante y duro detrás, el francés, prácticamente con la misma moto, montó compuestos blandos en ambas ruedas y el de Repsol Honda los intermedios.
Esa elección de neumáticos y la aparición de la lluvia en algún momento de la carrera debían ser los "factores externos" que podían condicionar de alguna manera una carrera en la que enseguida se formó un grupo de cabeza con Zarco, Márquez, Rossi y el italiano Danilo Petrucci.
Maverick Viñales, líder del mundial antes de la carrera de Assen y con problemas durante los entrenamientos que le relegaron a la undécima plaza, no mejoró demasiado al apagarse el semáforo y al término de la segunda vuelta "sólo" era décimo, lo que le alejaba prácticamente de manera irremisible de la lucha por el podio, aunque poco a poco fue deshaciéndose de rivales y en la vuelta siete ya era octavo.
En cabeza, Johann Zarco se mantuvo firme en el liderato seguido como si fuesen sus sombras por Márquez, Rossi y Petrucci, que ya tenían 2,5 segundos sobre el grupo perseguidor, en el que estaba Viñales, que en la vuelta ocho se colocó séptimo tras superar al italiano Andrea Iannone (Suzuki GSX RR) y rodando tres décimas de segundo más rápido que el cuarteto de cabeza. Rossi superó a Márquez en la apurada de frenada de final de recta al comienzo del undécimo giro para ponerse segundo y en esa misma vuelta Viñales superó al británico Scott Redding (Ducati Desmosedici GP16) para ponerse quinto e intentar la caza del cuarteto escapado.
Una vuelta más tarde, en la duodécima, doble golpe de efecto, Rossi supera a Zarco y éste, en un intento de mantener la plaza, se acaba tocando con el italiano y tiene que levantar la moto, momento en el que también le pasó Marc Márquez, que se puso tras el rebufo de la Yamaha del italiano, mientras por detrás Maverick Viñales se cayó en la variante de entrada a meta, lo que dejaba el liderato del Mundial en manos de sus inmediatos rivales.
Petrucci fue el siguiente protagonista al superar a Márquez para intentar ponerse tras el rebufo de Rossi, quien en la decimosexta vuelta apenas contaba con seis décimas de segundo de ventaja y con diez vueltas para el final nada estaba decidido, aunque la carrera se iba quedando sin protagonistas por las caídas, también, de los ingleses Bradley Smith (KTM RC 16) y Sam Lowes (Aprilia RS GP) y el español Álvaro Bautista (Ducati Desmosedici GP16).
A ocho vueltas del final los comisarios de pista comenzaron a mostrar bandera blanca por la aparición de la lluvia en algunos puntos que permitía la entrada de los pilotos a su taller para cambiar de moto. El francés Johann Zarco fue el primero en entrar a cambiar de moto mientras Rossi aguantaba los envites de sus compatriotas Petrucci y Andrea Dovizioso (Ducati Desmosedici GP17), que en cuanto comenzó a llover se creció. Entonces se produjeron una serie de escarceos con el resto de contendientes por el liderato de la carrera, aunque no tardaron mucho en destacarse Rossi y Petrucci de Dovizioso y Márquez para dirimir entre ellos al vencedor en Holanda.
Rossi supo jugar con maestría sus bazas para adjudicarse la primera victoria de 2017, puesto que no vencía en un Gran Premio desde Cataluña en 2016. Aleix Espargaró colocó su Aprilia RS-GP en la décima plaza, por delante de la KTM RC 16 de su hermano Pol, con Esteve "Tito" Rabat (Hona RC 213 V) duodécimo y Dani Pedrosa (Repsol Hondda RC 213 V) decimotercero. Jorge Lorenzo (Ducati Desmosedici GP17), que fue uno de los pilotos que entró a cambiar de moto en las vueltas finales, sucumbió a las condiciones meteorológicas y del fin de semana para concluir en una discreta decimoquinta plaza, por delante de Héctor Barberá (Ducati Desmosedici GP16) y Alex Rins (Suzuki GSX RR).