5月15日、フェルスタッペンが18歳228日でレッドブルの一員としてスペインGPを制した。新チームでの初レースを勝利で飾り、F1史上最年少のグランプリウイナーとなった。オランダ人ドライバーとして初めてF1グランプリに優勝した。

2016年5月15日のスペインGP後、バルセロナ・カタルーニャ・サーキットで撮影された資料写真。フェルスタッペンと父ヨスが一緒に優勝トロフィーを披露している。
ハミルトンとロズベルグは1周目の4コーナーへ向かう途中で接触した。メルセデスの2台はともにリタイアし、公式結果には完了周回数0周と記録された。スチュワードはその後、この接触を調査した。
接触後はリカルドが首位に立った。サインツは一時ベッテルとポジションを争い、出遅れたライコネンはその後5番手まで戻った。ベッテルは8周目にサインツを抜き、ライコネンは1周後、トロロッソのピットイン時にその前へ出た。
上位4人の最初のピットストップのタイミングは異なった。リカルドが11周目、フェルスタッペンとライコネンが12周目に入り、ベッテルは15周目まで走った。ピットストップ後もレッドブルがフェラーリの前を走った。
リカルドとベッテルは3ストップ、フェルスタッペンとライコネンは2ストップを選んだ。リカルドとベッテルはそれぞれ28周目と29周目に2回目のピットストップを行った。フェルスタッペンは34周目、ライコネンは35周目に2回目を終え、その後ベッテルが37周目、リカルドが43周目に3回目のピットストップを行った。

2016年5月15日のスペインGP後、バルセロナ・カタルーニャ・サーキットで撮影された資料写真。フェルスタッペンがレッドブルと初優勝を祝っている。
フェルスタッペンは44周目から66周目のフィニッシュまで、ライコネンの追撃を受け続けた。その大半で2台の差は1秒以内だったが、フェルスタッペンが首位を守り、わずか0.616秒差で優勝した。
ベッテルとリカルドの3位争いは59周目まで続いた。リカルドは1コーナーで前に出た後にワイドになり、その後ポジションを返した。残り1周でリカルドのタイヤの空気圧が低下し、交換のためにピットインしたが、4位を守った。
ベッテルが3位でフィニッシュし、ボッタスが5位に入った。トロロッソに残った地元ドライバーのサインツが6位、ペレスとマッサがそれぞれ7位と8位だった。バトンは9位、クビアトは10位でファステストラップも記録した。アロンソは母国レースでエンジンがパワーを失ってリタイアし、公式結果には45周を完了したと記録された。
| 順位 | 車番 | ドライバー | チーム | 周回数 | レースタイム/状態 | ポイント |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 33 | マックス・フェルスタッペン | レッドブル | 66 | 1:41:40.017 | 25 |
| 2 | 7 | キミ・ライコネン | フェラーリ | 66 | +0.616秒 | 18 |
| 3 | 5 | セバスチャン・ベッテル | フェラーリ | 66 | +5.581秒 | 15 |
| 4 | 3 | ダニエル・リカルド | レッドブル | 66 | +43.950秒 | 12 |
| 5 | 77 | バルテリ・ボッタス | ウィリアムズ | 66 | +45.271秒 | 10 |
| 6 | 55 | カルロス・サインツ | トロロッソ | 66 | +61.395秒 | 8 |
| 7 | 11 | セルジオ・ペレス | フォース・インディア | 66 | +79.538秒 | 6 |
| 8 | 19 | フェリペ・マッサ | ウィリアムズ | 66 | +80.707秒 | 4 |
| 9 | 22 | ジェンソン・バトン | マクラーレン | 65 | 1周遅れ | 2 |
| 10 | 26 | ダニール・クビアト | トロロッソ | 65 | 1周遅れ | 1 |
| 11 | 21 | エステバン・グティエレス | ハース | 65 | 1周遅れ | 0 |
| 12 | 9 | マーカス・エリクソン | ザウバー | 65 | 1周遅れ | 0 |
| 13 | 30 | ジョリオン・パーマー | ルノー | 65 | 1周遅れ | 0 |
| 14 | 12 | フェリペ・ナッセ | ザウバー | 65 | 1周遅れ | 0 |
| 15 | 20 | ケビン・マグヌッセン | ルノー | 65 | 1周遅れ | 0 |
| 16 | 94 | パスカル・ウェーレイン | マノー | 65 | 1周遅れ | 0 |
| 17 | 88 | リオ・ハリアント | マノー | 65 | 1周遅れ | 0 |
| NC | 8 | ロマン・グロージャン | ハース | 56 | リタイア | 0 |
| NC | 14 | フェルナンド・アロンソ | マクラーレン | 45 | リタイア | 0 |
| NC | 27 | ニコ・ヒュルケンベルグ | フォース・インディア | 20 | リタイア | 0 |
| NC | 44 | ルイス・ハミルトン | メルセデス | 0 | リタイア | 0 |
| NC | 6 | ニコ・ロズベルグ | メルセデス | 0 | リタイア | 0 |