准时于赛道时间15:00展开的决赛赛程为66圈，途中需进行至少一次进站换胎，并给予前10名完赛车手年度积分，且积分圈车手还可争取最快单圈1分积分。
加泰罗尼亚赛道在热浪的侵袭下让气温高达36度、赛道温度也来到49度，对车手与赛车皆为严苛考验，起跑红灯熄灭后勒克莱尔率先取得1号弯入口，维斯塔潘第二，拉塞尔第三，佩雷兹第四，塞恩斯第五。
汉密尔顿与马格努森不久后于4号弯发生碰撞双双掉到队伍最尾端，让米克一口气提升到第六；这起让赛会启动调查的意外很快的排除，让赛场未受到太大影响，进入可使用DRS的第4圈后，博塔斯超越米克成为第六，且迅速将米克甩开。
在进入维修区换胎导致已被队伍远远抛离后，好不容易回到赛道的汉密尔顿询问车队是否有继续比赛的必要，车队策略组告知汉密尔顿仍有机会争取积分，让距离队伍最后车手拉特非仍有30秒的汉密尔顿继续留在场上。
2圈后维斯塔潘也在4号弯冲进碎石区，不仅让勒克莱尔顿时取得8秒以上优势，也让他被迎头赶上的拉塞尔与佩雷兹超车，形成一个三人集团。
第12圈，场中由塞恩斯、阿隆索、加斯利与周冠宇掀起第一波进站潮，让队伍中段的部分排名发生变动，同一时间独走的勒克莱尔已经取得10秒领先，处于相对稳定的状态；维斯塔潘则是被告知赛前更换的DRS装置再度发生异常，让他渐渐被拉塞尔与佩雷兹抛开。
第14圈，包含拉塞尔与维斯塔潘在内的多位车手先后进站换胎，差距为14秒且持续扩大的勒克莱尔、佩雷兹仍继续留在场上，拉塞尔与维斯塔潘回到赛场后随即捉对厮杀，虽然双方的差距持续在1秒内，但维斯塔潘赛车反复无常的DRS问题让他无法有进一步逼近拉塞尔的机会。
第19圈，红牛车队决定打破沉默让佩雷兹进站，让勒克莱尔的优势继续扩大到30秒，而在勒克莱尔的速度维持稳定下，红军暂时没有让勒克莱尔进站的打算。
不过为了避免对手的先进站超车战术，红军仍在第22圈安排勒克莱尔进站，且2.2秒的作业时间让他再回到赛道后仍维持约5.5秒领先，而在勒克莱尔完成进站后，场中所有车手都已经完成第一次进站作业。
第24圈，维斯塔潘在起跑直线终于得以使用DRS向拉塞尔发动进攻，但守住路线内侧的拉塞尔硬是守了下来，为了让维斯塔潘使用DRS，红牛车队虽尽可能的排除问题，但DRS仍是火气已相当大的维斯塔潘进攻的一大包袱。
第27圈，一路独走的勒克莱尔突然失去赛车动力，让他不得不缓步回到维修区退出比赛，也让拉塞尔成为比赛的新领先者，因勒克莱尔退赛而有追分机会的维斯塔潘则是在第29圈试图对拉塞尔进行先进站超车战术而执行第二次进站。
在维斯塔潘第二度进站后，可能试图以现有状态应战到最后的佩雷兹随即对拉塞尔发动进攻，并在第31圈起跑直线动用DRS成功成为第三位领先者，同一时间维斯塔潘成为赛道最快单圈缔造者并紧追暂居第三的博塔斯不放，周冠宇则是因赛车机件问题回到维修区成为第二位退赛车手。
经过数圈的追赶后，被维斯塔潘追上的拉塞尔决定不做太多抵抗进行第二次换胎，虽然这让红牛车队一度以佩雷兹在前、维斯塔潘在后的队列领先，不过红牛车队很快地执行车队指令让佩雷兹进站，让接管战局的维斯塔潘取得17秒优势。
随后赛场进入一段短暂的稳定期，直到第45圈才由维斯塔潘执行第三次进站才打破沉默，虽然这次的进站让领先者再度变成佩雷兹，但维斯塔潘很快地利用轮胎优势迅速前进。
第49圈，维斯塔潘将佩雷兹纳入射程，佩雷兹很快地执行车队指令让轮胎与速度皆具优势的维斯塔潘超车，维斯塔潘在超车后也透过无线电通讯向队友道谢。
暂居第六的汉密尔顿则是在维斯塔潘进站后执行第三次进站，虽然这让他一度落到奥康之后，但持续动用最快单圈的他迅速超越奥康回到第六，不久后拉塞尔虽也因进站时间较长而被博塔斯超车，但拉塞尔也迅速的将准颁奖台的第三名要回来。
第54圈，握有主导权的红牛车队安排佩雷兹执行第三次进站，并对佩雷兹下达最快单圈战术，同一时间博塔斯渐渐被塞恩斯追上，形成第四名攻防战。
佩雷兹很快的在第56圈做出回应，将最快单圈从汉密尔顿手中抢下，同一时间阿隆索、角田先后超越原居第九的米克，让米克再度与积分圈擦身而过。
第58圈，第四名集团的竞争很快地在博塔斯的整体战力较弱下迅速分出高下，塞恩斯、汉密尔顿很快地在第一计时段超车，虽然这让一度泄气的地主车迷总算是恢复了一些生气，但后方的汉密尔顿来势汹汹不断给予塞恩斯压力，并在第60圈起跑直线成功超车。
不过汉密尔顿在第64圈被车队告知有退赛风险，让他不得不放缓速度，让塞恩斯兵不血刃的要回第四名。
在确定不会有任何威胁下，稳步完成最后赛程的维斯塔潘成为第一位接受方格旗挥舞的车手，佩雷兹也以13.072秒差夺下第二，让红牛车队一举取得车手与车队积分榜双料榜首，拉塞尔虽也被告知面临与汉密尔顿同样的风险，但仍成为颁奖台最后一名成员。
塞恩斯取得第四名，让红军不至于空手而归，汉密尔顿收下第五，第六至第十名依序为博塔斯、奥康、诺里斯、阿隆索与角田。
