五站红灯熄灭，杆位起步的梅赛德斯车手刘易斯·汉密尔顿发车表现出色，起步后便很快取得领先优势。相比之下，塞巴斯蒂安·维特尔的起步表现则不尽如人意，起跑后险些被身后的博塔斯超越。莱科宁也受到了队友起步的影响，被身后的丹尼尔·里卡多迅速追上并超越，落到第五位。使用干胎起跑的小塞恩斯在起步后就落到了队尾。

印度力量车手佩雷兹在弯中尝试从内线超越威廉姆斯小将斯托尔时，两车发生碰撞，加拿大小将成为本场首位退赛的车手。一圈过后，雷诺车手霍肯伯格率先进站更换软胎，不过此时赛事干事出动了虚拟安全车，德国人出站后已经落到了第17位，德国人因此葬送好局，此前他凭借出色的起步表现一度排在第6位。在车阵后方，维斯塔潘再次展现了高超的雨战水平，从第16位起跑的他在一圈之后已经上升到了第7位。

此时，大批中下游车队选择回到维修区率先更换干胎。而就在第四圈，索伯代打车手吉奥维纳兹在大直道上打滑撞墙。赛会立即出动安全车，此时领先集团的车手也趁此进站，赛道上的排名进行了新一轮的大洗牌。汉密尔顿依旧守住了领先位置，他的队友博塔斯则因为在安全车带领下失控打滑冲出赛道，落到了第12位。而两位红牛车手则超越两台法拉利赛车上升到第二和第三位，法拉利赛车则显得颇为挣扎，两位车手已经落到了第四和第五位。用干胎起跑的小塞恩斯在经过了第一圈的挣扎以后，也已经上升到了第六位。

比赛在第8圈恢复，而迈凯伦车手范多恩因为赛车出现燃油故障而遗憾退赛。随后，小红牛车手丹尼尔·科维亚特因为操控失误冲出赛道而提前结束了比赛。

第20圈，维特尔在三号弯中利用延迟刹车超越前方的队友莱科宁。2圈之后，维特尔在同一位置尝试在外线对前方的里卡多发起进攻，出弯后辆车并驾齐驱，但德国人最终强势占据内线，成功超越里卡多，上升到第三位。

第29圈，维斯塔潘在发卡弯中错过刹车点冲出赛道，身后的维特尔趁势超越，夺回第二名的位置。红牛车队也将维斯塔潘召回维修区中进站更换超软胎，出站后荷兰人排名第六位。第34圈，维斯塔潘向前方的博塔斯发起进攻，荷兰人同样在第三弯利用延迟刹车占据内线，成功超越梅赛德斯赛车上升到第五位。此时第二次进站窗口再次开启，维特尔和博塔斯依旧选择更换软胎，而里卡多、霍肯伯格等车手则选择更换超软胎。而迈凯伦车手阿隆索的赛车遭遇传动轴故障，西班牙人只能无奈地将赛车停在赛道边遗憾退赛，迈凯伦车队全军覆没。

第40圈，莱科宁也进站更换超软胎，出站后芬兰人排在第6位。一圈之后，莱科宁在大直道上利用DRS优势成功超越小塞恩斯，来到第五位。

最后五圈，第四位的里卡多向前方的队友发起进攻，维斯塔潘不断地在车队无线电中向队友抱怨受到前方的套圈赛车影响，轮胎缺乏抓地力，而里卡多也不断追进，进入DRS 攻击区域。不过在最后一圈，两位红牛车手在攻防之中相继出现失误，打乱了驾驶节奏，维斯塔潘顺利阻挡队友里卡多，守住了最后一个领奖台的位置。

最终，汉密尔顿率先冲过终点线，这也是他个人第五次在中国大奖赛赢得冠军。维特尔凭借在比赛中段的强势超越，守住了第二名的位置。而维斯塔潘再次展现了超强的雨战天赋，从第16位起步的他最终赢得第三名。两位芬兰车手莱科宁和博塔斯分列第四、五位。