Die erste Startreihe des zweiten Laufs hatte sich durch das Superpole-Race nicht geändert. Von der Pole-Position starteten zum dritten Mal Toprak Razgatlioglu (BMW) vor Nicolò Bulega (Ducati) und Álvaro Bautista (Ducati). Andrea Iannone (Ducati) rückte auf Startplatz 5 nach vorn, der gestürzte Jonathan Rea (Yamaha) ging als Elfter in das Rennen. Die Wolken über dem Circuito do Estoril wurden dunkler, Regen drohte jedoch nicht. Der Rennstart erfolgte um 14:00 Uhr Ortszeit bei 24 Grad Celsius. Den Sprint zur ersten Kurve gewann Bulega, dahinter wurde Razgatlioglu eingeklemmt und kam nur als Fünfter aus der ersten Runde. Nun zeigte sich die Klasse des BMW-Piloten, der in nur einer Runde Bautista, Andrea Locatelli und Iannone hinter sich ließ und Platz 2 eroberte. Vorne hatte sich jedoch Bulega bereits um eine Sekunde abgesetzt. Nach 10 von 21 Runden lag Bulega bereits 2 sec vor Razgatlioglu und schien der sichere Sieger zu sein. Aber der WM-Leader wollte in Estoril unbedingt einen Hattrick einfahren und ließ nicht locker. Doch der Abstand zwischen den beiden derzeit besten Superbike-Piloten änderte sich nur geringfügig. Mal war der eine schneller, dann der andere. Drei Runden vor dem Ende musste Razgatlioglu einsehen, dass gegen Bulega kein Kraut gewachsen ist. Als der Ducati-Werkspilot als Sieger die Ziellinie kreuzte, hatte er ein Polster von 4,8 Sekunden auf Razgatlioglu und unglaubliche 15,3 sec auf Bautista, der einen weiteren dritten Platz erreichte. Somit wurde die Titelentscheidung auf das Saisonfinale in Jerez in einer Woche vertagt! Als Vierter brauste Bimota-Pilot Alex Lowes ins Ziel. Für das beste Yamaha-Finish sorgte Andrea Locatelli auf Platz 5, nur knapp vor seinem nächstjährigen Teamkollegen und Xavi Vierge mit der Honda Fireblade. Nach seinem Sturz im Sprintrennen hatte Jonathan Rea auch im zweiten Lauf Mühe und kam nach einer starken Anfangsphase nicht über Platz 9 hinaus. Die einzige Kawasaki im Feld brachte Garrett Gerloff auf der elften Position ins Ziel. So lief das Rennen: Start: Bulega vor Locatelli, Bautista und Razgatlioglu in die erste Kurve, dann Iannone, Lowes und Gardner. Runde 1: Bulega 0,5 sec vor Locatelli und Iannone. Razgatlioglu hinter Bautista nur Fünfter. Rea Achter. Runde 2: Razgatlioglu bremst Bautista in der ersten Kurve aus und schnappt sich wenig später auch noch Iannone und Locatelli. Derweil fährt Bulega (1.) in 1:35,948 min die schnellste Runde. Runde 3: Bulega 1,1 sec vor Razgatlioglu, der in 1:35,686 min um 0,3 sec schneller fährt. Sturz Rinaldi. Runde 4: Bautista, Lowes, Locatelli, Gardner, Rea und Vierge kämpfen um Platz 3. Iannone verpasst die Linie und fällt auf Platz 6 zurück – und nach einer Long-Lap wegen Frühstart ist er nur noch auf 15. Runde 5: Bulega und Razgatlioglu fahren 1:35,6 min – der Rest ist eine Sekunde langsamer. Bautista (3.) bereits 5 sec zurück. Runde 6: Razgatlioglu (2.) in 1:35,524 min schnellster Mann, aber Bulega war nur minimal langsamer. Vierge, Gardner, Bassani und van der Mark kämpfen um Platz 7. Runde 7: Bulega in 1:35,485 min um 0,4 sec schneller und um 1,4 sec vor Razgatlioglu. Runde 8: Bulega legt eine 1:35,406 min nach und war wieder 0,2 sec schneller. Vierge vorbei an Rea auf Platz 6. Runde 9: Bautista (3.) hat nur noch Lowes und Locatelli im Nacken. Runde 10: Bulega bei Rennhalbzeit 2 sec vor Razgatlioglu. Runde 11: Bautista (3.) bereits 10 sec hinter der Spitze. Locatelli (5.) kann mit Bautista und Lowes nicht mehr mithalten. Runde 12: Am Abstand zwischen Bulega und Razgatlioglu tut sich fast nichts. Runde 13: Bulega 1,7 sec vor Razgatlioglu. Locatelli und Vierge kämpfen um Platz 5. Sturz Lecuona. Runde 14: Gardner, Rea und Bassani kämpfen um Platz 7. Runde 15: Die Top-2 unverändert. Bassani hat Rea überholt und ist Achter. Runde 16: Razgatlioglu liegt 2,2 sec hinter Bulega. Sturz Mackenzie. Runde 17: Razgatlioglu sieht es ein – Bulega ist stärker – 2,9 sec Rückstand. Runde 18: Bulega fährt pro Runde 0,6 sec schneller. Runde 19: Razgatlioglu liegt bereits 4 sec zurück. Runde 20: Keine Veränderung. Letzte Runde: Bulega gewinnt vor Razgatlioglu und Bautista