Die Temperaturen waren am Rennsonntag mit 22 Grad Luft- und 50 Grad Asphalttemperatur etwas kühler als im ersten Lauf. Dies wirkte sich positiv auf die Lebensdauer der Reifen aus. Die Top-3 vom ersten Rennen in Laguna Seca rückten für den zweiten Lauf nach hinten in die dritte Startreihe, auf der Pole-Position nahm Marco Melandri (Ducati) Aufstellung, daneben Xavi Fores (Barni Ducati) und Leon Camier (MV Agusta). Stefan Bradl, im ersten Lauf Elfter, startete erneut als 17. Auf der engen kalifornischen Piste wurde erwartet, dass die geänderte Startreihenfolge eine echte Auswirkung bringen könnte – das tat es aber nicht. Schon in der ersten Runde übernahm der von Platz 7 gestartete Tom Sykes die Führung und wurde wenig später von seinem Kawasaki-Teamkollegen Jonathan Rea abgelöst. Lauf- 1-Sieger Chaz Davies (Ducati) hatte mehr Mühe, bis er sich hinter den Kawasaki-Piloten auf Platz 3 einreihen konnte. In dieser Reihenfolge kamen die Top-3 ins Ziel. Nach seinem Sturz am Samstag wurde Eugene Laverty als Sechster bester Aprilia-Pilot, auch Alex Lowes (9.) sah vor seinem Yamaha-Teamkollegen Michael van der Mark das Ziel – wenn auch knapp. Aggressiv eröffnete Stefan Bradl den zweiten Lauf und machte in den ersten Runden eine Reihe von Positionen gut. Unter anderem überholte der Red Bull Honda-Pilot Roman Ramos (12./Kawasaki), Alex De Angelis (13./Kawasaki) und den später gestürzten Raffaele De Rosa (BMW). Bis wenige Runden vor Schluss kämpfte der Zahlinger mit den Yamaha-Werkspiloten um Rang 9 und lag zeitweise vor vd Mark auf Platz 10. Die Ziellinie kreuzte Bradl wieder als Elfter. Randy Krummenacher (14.) hatte fast das gesamte Rennen über mit Bradls Teamkollegen Jake Gagne zu tun, den der Puccetti Kawasaki-Pilot in der Schlussphase noch hinter sich lassen konnte. Neben De Rosa stürzten im zweiten Lauf auch Ayrton Badovini (Kawasaki), und Jordi Torres (BMW). Leon Camier gab mit einem Defekt an seiner MV Agusta das Rennen auf. So lief das Rennen Start: Melandri vor Fores und Sykes in die erste Kurve, dann Mercado, Rea, Torres, Camier, Davies. Bradl 16. Runde 1: Sykes kommt als Führender aus der ersten Runde, dann Rea und Melandri. Davies nur Siebter. Bradl 15, Krummenacher 18. Runde 2: Sykes und Rea nebeneinander über den Zielstrich. Melandri neben der Piste und fällt auf Rang 9 zurück. Davies vorbei an Mercado. Bradl (14.)mit starker Anfangsphase vorbei an Ramos. Runde 3: Rea schnappt sich die Führung, Davies verbessert sich vorbei an Torres auf Platz 4. Runde 4: Rea distanziert Sykes um 0,4 sec, Davies noch immer auf 4 hinter Fores. Bradl (13.) hat De Rosa (BMW) hinter sich gelassen. Krummi weiter auf 18. Runde 5: Laverty auf 7, Camier 8, Lowes 11. De Rosa gestürzt – das Bike überschlägt sich im Kiesbett mehrfach. Runde 6: Rea 1,2 sec vor Sykes, Davies jetzt Dritter mit 3,2 sec Rückstand. Bradl (12.) schnappt sich Michael van der Mark! Krummi auf 17. Runde 8: Auch Torres gestürzt – keine BMW mehr dabei. Camier fährt mit Defekt von der Piste. Neue Reihenfolge. 1. Rea vor Sykes, Davies, Fores, Melandri, Laverty, Mercado, Savadori, Lowes, Bradl, van der Mark, Ramos, De Angelis, Gagne, Krummi. Runde 9: Rea führt 1,9 sec vor Sykes, Davies schon 4,5 sec zurück. Melandri (5.) holt auf Fores auf. Bradl (10.) macht Druck auf Lowes. Runde 11: Laverty (6.) führt den Aprilia-Pulk an. Bradl verliert Platz 10 an van der Mark. Runde 12: Rea weiter der schnellste Mann im Feld, Melandri nur noch 0,3 sec hinter Fores. Zwischen Lowes (9.) und De Angelis (13.) liegen nur 1,4 sec. Runde 13: Melandri jetzt Vierter – aber schon 9,7 sec zurück. Runde 15: Rea souverän mit 2,8 sec vor Sykes und 5,6 sec vor Davies. Lowes, van der Mark und Bradl kämpfen um Platz 9. Krummenacher als 15. am Hinterrad von Gagne. Runde 17: Die Podiumsplätze sind von Rea, Sykes und Davies bezogen, auch Melandri (4.), Fores (5.) und Laverty (6.) fahren einsam auf ihren Positionen. Bradl (11.) muss die Yamaha-Piloten ziehen lassen. Runde 20: Keine Positionsveränderungen, nur die Abstände ändern sich marginal. Van der Mark erhöht den Druck auf Lowes (9.). Runde 22: Sykes nur noch 1,1 sec vor Davies! Sturz Badovini. Runde 23: Davis nur noch 0,9 sec hinter Sykes. Runde 25: Rea gewinnt ungefährdet, Sykes rettet Platz 2 vor Davies ins Ziel. Dann Melandri, Fores, Laverty, Mercado, Savdori, Lowes, van der Mark, Bradl, Ramos, De Angelis, Krummenacher und Gagne.