Da førerne stilte opp for det andre racet etter at regnet hadde avtatt og de største vannmengdene var fjernet av funksjonærene rundt banen, var det Andrea Dovizioso, Danilo Petrucci og Valentino Rossi som sto i første startrekke.
Plasseringen ble bestemt etter hvordan startfeltet så ut da det første racet ble flagget av etter 14 kjørte runder. I andre startrekke sto Scott Redding, Marc Márquez og Dani Pedrosa.
Valentino Rossi startet stabilt og gjorde en fenomenal innsats gjennom de første svingene, noe som ga han en luke til resten av førerne på den fremdeles bløte banen. Marc Márquez viste at han var i angrepshumør, men verken Andrea Dovizioso eller noen av de andre Ducati-førerne i toppen så ut til å ville gi opp uten en skikkelig kamp.
Valentino Rossi, som var fjorårets vinner på Assen, kom i trøbbel da han noe uventet presset sine Michelin-dekk litt for hardt i de vanskelige forholdene. I sving nummer 10 på den fjerde runden kjørte italieneren ut. Marc Márquez overtok dermed ledelsen.
Valentino Rossi var ikke alene om å kjøre ut. Ducatis Andrea Dovizioso, Suzukis Aleix Espargro, LCR Hondas Cal Crutchlow og Repsol Hondas Dani Pedrosa gjorde det samme. Danilo Petrucci, som på alvor utfordret de andre i toppen i det første racet med sin Octo Pramac-Ducati, måtte dessverre bryte det andre racet på grunn av tekniske problemer.
Scott Redding hadde vært så langt nede som på en ellevteplass i starten av racet, men jobbet seg oppover. En mann som så ut til å trives med det vanskelige været var Jack Miller, som tok inn mer og mer på Marc Márquez.
Jack Miller satte inn et angrep, og vi fikk se noe så uvanlig som en sykkel fra Hondas satellitteam kjøre fra en fabrikk-Honda. Sakte, men sikkert startet en luke å åpne seg mellom dem, og det var tydelig at Marc Márquez ikke ville risikere verdifulle mesterskapspoeng ved å presse for hardt.
Yamaha Tech3-føreren Pol Espargaro seilte opp på en tredjeplass, men Scott Redding var på jakt etter en pallplass, og nærmet seg raskt. På den siste runden kjørte Scott Redding forbi i den første svingen.
En overlykkeilg Jack Miller dundret over mållinjen som vinner etter det 12 runders lange racet i regnet. Han er den første fra Australia som vinner et GP-race siden Casey Stoner vant på Philip Island i 2012. Marc Márquez tok en taktisk andreplass, Soctt Redding kjempet seg til tredjeplassen, mens Pol Espargaro knep fjerdeplassen.
Ducatis eneste fabrikkfører som tok seg til mål var Andrea Iannone, som startet fra sisteplass i det første racet på grunn av sin kollisjon med Jorge Lorenzo på Catalunya. I det andre racet på Assen kjørte han seg opp fra sjuende plass til femteplassen.
Jorge Lorenzo hadde en tøff helg, men kjørte likevel i mål på tiendeplass som den eneste av Yamahas fabrikkførere som fullførte racet.
1. Jack Miller
2. Marc Marquez
3. Scott Redding
4. Pol Espargaro
5. Andrea Iannone
6. Hector Barbera
7. Eugene Laverty
8. Stefan Bradl
9. Maverick Viñales
10. Jorge Lorenzo