Bắt đầu chặng đua ở vị trí thứ 2 vì đã chậm hơn đồng đội 0,634 giây trong vòng phân hạng, song Lewis Hamilton đã nhanh chóng vượt qua Vatteri Bottas tại khúc cua đầu tiên và giữ vị trí dẫn đầu xuyên suốt cuộc đua. Không chỉ về Nhất, Lewis Hamilton còn đạt được điểm fastest lap (thời gian hoàn thành 1 vòng đua nhanh nhất) ở vòng thứ 4, giúp anh tạo ra khoảng cách 7 điểm với đồng đội. 

Trong khi đội Mercedes đang rất "thuận buồm xuôi gió" trên đường giành cúp vô địch, Ferrari phải chật vật trên bảng điểm vì cả Sebastian Vettel và Charles Leclerc đã để mất hạng 3 cho Max Verstappen của Red Bull. Điều đáng chú ý là đây không phải lần đầu tiên Ferrari thất bại vì sai lầm trong việc chọn tay đua chủ lực, trong suốt 66 vòng đua của chặng, Vettel và Leclerc đã 2 lần phải đổi vị trí với nhau.

Tại khúc cua đầu tiên của vòng thứ nhất, Vettel đã mạo hiểm tìm cách vượt qua Bottas và Hamilton. Tuy nhiên Bottas đã không tạo ra khe hở đủ để Vettel vượt qua và anh đã bị chệch ra khỏi đường đua. Sự cố này đã khiến cho lốp xe của Vettel mòn sớm hơn dự kiến.

Ngay khi nhận được thông tin bánh xe của Vettel đã quá mòn, đội Ferrari đã yêu cầu anh nhường vị trí cho Leclerc. Sau khi vào pit và thay bánh xe ở vòng thứ 20, Vettel đã nhanh chóng trở lại đường đua và bám sát Leclerc như hình với bóng. Ở vòng đua thứ 47, Lando Norris của McLaren đã va chạm với Lance Stroll của đội Racing Point. Cả hai chiếc xe đua đều đã hư hỏng nặng khiến cho tay đua của cả hai đội phải bỏ cuộc sớm. 

Sebastian Vettel đã tranh thủ lúc chiếc xe an toàn (safety car) giới hạn tốc độ của tất cả tay đua cho tới khi tai nạn giải quyết xong để vào pit lần 2. Sau khi Vettel ra khỏi pit, Lelerc đã nhận yêu cầu của đội Ferrari phải nhường chỗ cho Vettel. Thứ hạng của chặng đua đã trở thành Hamilton - Bottas - Verstappen - Vettel - Leclerc và thứ hạng này đã cố định cho tới khi chặng đua kết thúc.

Chiến thắng của Lewis Hamilton tại Tây Ban Nha thực sự đã khiến người hâm mộ F1 rất bất ngờ vì tại vòng đua phân hạng, Vatteri Bottas đã dẫn trước anh đến 0,6 giây. Vòng đua phân hạng của Bottas là 1 trong những vòng đua phân hạng nhanh nhất lịch sử F1.

Thứ tự cán đích của các tay đua

1 Lewis Hamilton - MERCEDES 1:35:50,443 

2 Valtteri Bottas - MERCEDES +4,074s 

3 Max Verstappen - RED BULL +7,679s

4 Sebastian Vettel - FERRARI +9,167s

5 Charles Leclerc - FERRARI +13,361s

6 Pierre Gasly - RED BULL +19,576s

7 Kevin Magnussen - HAAS +28,159s

8 Carlos Sainz - MCLAREN +32,342s

9 Daniil Kvyat - TORO ROSSO +33,056s

10 Romain Grosjean - HAAS +34,641s

11 Alex Albon - TORO ROSSO +35,445s

12 Daniel Ricciardo - RENAULT +36,758s

13 Nico Hulkenberg - RENAULT +39,241s

14 Kimi Raikkonen - ALFA ROMEO +41,803s

15 Sergio Perez - RACING POINT +46,877s

16 Antonio Giovinazzi - ALFA ROMEO +47,691s

17 George Russell - WILLIAMS +1 lap

18 Robert Kubica - WILLIAMS +1 lap

Các tay đua đã bỏ cuộc: Lance Stroll - RACING POINT, Lando Norris - MCLAREN.