今回フィアット・ヤマハ・チームはカラーリングを変更して登場。
■大会名称：MotoGP第14戦ポルトガルGP
■開催日：2009年10月4日（日）決勝
■開催地：ポルトガル／エストリル（4.182km）
■コースコンディション：ドライ
■PP：J・ロレンソ（ヤマハ／1分36秒214）
レースはD・ペドロサ（ホンダ）のホールショットで始まるが、ポール発進のロレンソはすぐにトップに立ち、その後はレースをリード。
序盤から毎周のようにリードを広げ、後続を引き離していく。8周目には、2番手C・ストーナー（ドゥカティ）との差は1.5秒、さらに１秒半ほど後ろにペドロサ、さらに１秒半遅れてロッシが続くオーダー。
ロレンソはファステストラップこそペドロサに譲るが、終盤にはいるまでは1分37秒台のハイペースでラップを重ね、結局2位ストーナーに約6秒差でトップでフィニッシュした。
一方、予選2番手発進のロッシはペースが上がらないまま中盤へ。3番手のペドロサを追うが、折り返しの14周目には既に4秒以上の差をつけられ、終盤に入っても挽回できず4位でゴールした。
V・ロッシは4位となり、ランキングではロッシが250点でトップを維持。
2位のロレンソは232点となり、差は18ポイントに縮まった。
1 Ｊ・ロレンソ フィアット・ヤマハ 45:35.522
2 Ｃ・ストーナー ドゥカティ・マルボロ + 6.294
3 Ｄ・ペドロサ レプソル・ホンダ + 9.889
4 Ｖ・ロッシ フィアット・ヤマハ + 23.428
5 Ｃ・エドワーズ テック３・ヤマハ + 32.652
6 Ｔ・エリアス ホンダ・グレシーニ + 35.709
7 Ａ・ドビツィオーソ レプソル・ホンダ + 35.723
8 Ｎ・ヘイデン ドゥカティ・マルボロ + 38.830
9 Ｊ・トスランド テック３・ヤマハ + 44.093
10 Ｃ・バーミューレン リズラ・スズキ + 52.863
11 Ｒ・ドプニエ ホンダＬＣＲ + 55.698
12 Ｍ・メランドリ ハヤテレーシング + 1:04.515
13 Ｎ・カネパ プラマックレーシング + 1:04.538
14 Ｇ・タルマクシ チーム・スコットレーシング + 1:27.299