9月6日にモンツァで行われたイタリアGP決勝は、ハミルトンが53周を1時間18分00秒688で走り切って優勝した。ベッテルが25.042秒差の2位、マッサが3位だった。
フロントローからスタートしたライコネンは発進が遅れ、一気に最後尾へ後退した。ベッテルがフェラーリの勝利を狙う中心となったが、ハミルトンのレースペースには届かなかった。
ハミルトンは先頭でレースをコントロールし、最終的にベッテルに約25秒の差をつけてフィニッシュした。ロズベルグはピットストップのタイミングでウィリアムズの2台を逆転して3番手につけ、表彰台争いは一時メルセデスの2台とベッテルの構図となった。
残り約2周となったところで、ロズベルグのマシン後部から出火した。50周を終えてリタイアし、公式分類では17位となった。これによりマッサが3番手へ戻り、終盤はチームメートのボッタスが迫った。
マッサはボッタスの追撃を抑えて3位でフィニッシュし、ウィリアムズの2台の差はわずか0.361秒だった。ボッタスが4位、ライコネンは出遅れから挽回して5位に入った。
ペレスが6位、ヒュルケンベルグが7位だった。19番手から出たリカルドは、ミディアムタイヤで走った後にソフトへ交換し、最終周にエリクソンを抜いて8位に入った。エリクソンが9位、クビアトが10位だった。
グロージャンとマルドナドは第1コーナーの混乱に巻き込まれ、ともにオープニングラップでリタイアした。サインツが11位、フェルスタッペンが12位、ナッセが13位、バトンが14位で、アロンソは47周を終えてリタイアした。
レース後、メルセデスはハミルトン車のスタート時のタイヤ空気圧についてスチュワードの調査を受けた。FIAは最終的に追加措置を取らないと決定した。ハミルトンの優勝は維持され、選手権でのリードも広がった。
| 順位 | 車番 | ドライバー | チーム | 周回数 | タイム/リタイア | ポイント |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 44 | ルイス・ハミルトン | メルセデス | 53 | 1:18:00.688 | 25 |
| 2 | 5 | セバスチャン・ベッテル | フェラーリ | 53 | +25.042秒 | 18 |
| 3 | 19 | フェリペ・マッサ | ウィリアムズ | 53 | +47.635秒 | 15 |
| 4 | 77 | バルテリ・ボッタス | ウィリアムズ | 53 | +47.996秒 | 12 |
| 5 | 7 | キミ・ライコネン | フェラーリ | 53 | +68.860秒 | 10 |
| 6 | 11 | セルジオ・ペレス | フォース・インディア | 53 | +72.783秒 | 8 |
| 7 | 27 | ニコ・ヒュルケンベルグ | フォース・インディア | 52 | 1周遅れ | 6 |
| 8 | 3 | ダニエル・リカルド | レッドブル | 52 | 1周遅れ | 4 |
| 9 | 9 | マーカス・エリクソン | ザウバー | 52 | 1周遅れ | 2 |
| 10 | 26 | ダニール・クビアト | レッドブル | 52 | 1周遅れ | 1 |
| 11 | 55 | カルロス・サインツ | トロロッソ | 52 | 1周遅れ | 0 |
| 12 | 33 | マックス・フェルスタッペン | トロロッソ | 52 | 1周遅れ | 0 |
| 13 | 12 | フェリペ・ナッセ | ザウバー | 52 | 1周遅れ | 0 |
| 14 | 22 | ジェンソン・バトン | マクラーレン | 52 | 1周遅れ | 0 |
| 15 | 28 | ウィル・スティーブンス | マルシャ | 51 | 2周遅れ | 0 |
| 16 | 98 | ロベルト・メルヒ | マルシャ | 51 | 2周遅れ | 0 |
| 17 | 6 | ニコ・ロズベルグ | メルセデス | 50 | DNF(リタイア) | 0 |
| 18 | 14 | フェルナンド・アロンソ | マクラーレン | 47 | DNF(リタイア) | 0 |
| NC | 8 | ロマン・グロージャン | ロータス | 1 | DNF(リタイア) | 0 |
| NC | 13 | パストール・マルドナド | ロータス | 1 | DNF(リタイア) | 0 |