Meski sempat turun ke posisi kedua setelah disalip Luca Lunetta (SIC58 Squadra Corse), Alonso berhasil memimpin kembali pada lap terakhir.
Dengan tenang, ia menangkis serangan dari Fernandez dan Munoz untuk mengamankan kemenangan.
Rookie Angel Piqueras (Leopard Racing) finis keempat, diikuti Lunetta dan Holgado di posisi keenam.
Tatsuki Suzuki menempati urutan ketujuh, sementara Joel Kelso (BOE Motorsports) menyusul di posisi kedelapan.
Ivan Ortola, meski sempat dihukum, mampu comeback dan finis di urutan kesembilan, mengungguli Nicola Carraro (MTA Team) dan Jose Antonio Rueda (Red Bull KTM Ajo).
Top 10 Race Moto3 Mandalika:
1. David Alonso (CFMOTO Aspar Team)
2. Adrian Fernandez (Leopard Racing) +0.085
3. David Munoz (BOE Motorsports) +0.225
4. Angel Piqueras (Leopard Racing) +0.664
5. Luca Lunetta (SIC58 Squadra Corse) +0.835
6. Daniel Holgado (Red Bull GASGAS Tech3) +0.862
7. Tatsuki Suzuki (Liqui Moly Husqvarna Intact GP) +1.300
8. Joel Kelso (BOE Motorsports) +1.835
9. Ivan Ortola (MT Helmets MSI) +16.664
10. Nicola Carraro (MTA Team) +16.674