Az olaszok nagy örömére a másik Ferrarival a 10. helyről induló Fernando Alonso is bekezdett, a második kör elején miután megelőzte Kimi Räikkönent, már hatodik volt, majd Michael Schumachert vette üldözőbe, akit idő közben Sebastian Vettel előzött meg a Red Bullal.

A célegyenes végi sikánt probléma nélkül teljesítette a mezőny, ami kisebb meglepetés volt, hiszen itt gyakran akadnak problémák, pláne a rajt után, amikor egyszerre többen esnek be ide egymás mellett.

Schumacher a 6. kör végéig tudta tartani Alonsót, a spanyol a célegyenes végén különösebb megerőltetés nélkül elment mellette.

Nem sokkal később a verseny első kiesőjét is elkönyvelhettük: Jean-Eric Vergne Toro Rossója a célegyenes végi féktávon megcsúszott, majd a rázókőre oldalt rácsúszva a levegőbe emelkedett, de szerencsére nem fordult át. A versenyzőket nem kellett a biztonsági autó mögé terelni, a pályabírók ugyanis gyorsan kiemelték a sérült autót a bukótérből.

A 19. körben Button megelőzte Massát, vagyis a két McLaren az élre állt, Hamilton magabiztos előnnyel vezetett. A kerékcserék összerázták a McLareneket üldöző bolyt, Massa, Vettel, Alonso sorrendben szorosan egymás mögött autóztak a dobogóért csatázók. Alonso és Vettel egyszerre volt kint a bokszban, és kis híján össze is ütköztek kifelé jövet, majd a pályán a spanyol támadta a címvédőt, de Vettel a 3-as kanyarban kicsit a fűre terelte a ferrarist, aki így ritmust vesztett. A versenybírók vizsgálni kezdték az esetet.

A két McLaren a 23-24. körben cserélt kereket, így a vezetést Sergio Perez vette át a Sauberrel. A mexikóit Hamilton még a pályán megelőzte a 29. körben, amikor Alonso is elment Vettel mellett. A címvédőt ezután a stewardok bokszutca-áthajtásos büntetéssel sújtották, aki így csapattársa, Webber mögé a 9. helyre esett vissza. Ekkor Jenson Button már nem volt versenyben, McLarenje ugyanis egyszer csak megadta magát.

Hamilton továbbra is hiba nélkül vezetett az élen, és a dobogós helyeken immáron a két Ferrari haladt mögötte. Mögöttük Sergio Perez brillírozott, aki a későre halasztott kerékcseréje után a 8. helyre állt vissza, majd Vettel büntetése és Button kiesése után Räikkönent és Schumachert is megelőzte, így 15 körrel a leintés előtt ő lett a negyedik a Sauberrel. Mindemellett sorra futotta a leggyorsabb köröket is.

Alonso közben utolérte Massát, és a célegyenes végén a DRS-t használva könnyedén megelőzte csapattársát a 40. körben. Kicsit hátrébb Vettel is megnyerte a házi csatát és feljött a hatodik helyre.

A mezőny leggyorsabb tagja, Perez utolérte Massát, és a Parabolica előtt a 44. körben az állítható hátsó szárnnyal megelőzte a brazilt. A Sauber ifjú titánja nem érte be ennyivel, a második helyen haladó Alonsót is utolérte, és a 46. körben könnyedén megelőzte az Ascari kanyarban. Ekkor Hamilton 10 másodperces előnnyel állt az élen, de ez a különbség folyamatosan csökkent.

A 48. körben Sebastian Vettel a célegyenesben húzódott a betonfal mellé, miután csapata rádión rászólt, hogy azonnal állítsa le az autót, különben tönkretennék a motort. Két körrel később a másik Red Bull is kiesett, Webber ugyanis megcsúszott az Ascari kijáratában, és ugyan nem törte össze az autót, de már csak annyi ereje maradt, hogy visszahajtson a bokszba. A Red Bull pont nélkül zárta az Olasz Nagydíjat, idén először nulláztak.

Hamilton előnye folyamatosan fogyott, de végül kitartott a leintésig, így a brit pilóta Perez előtt megnyerte az olasz futamot - életében először. A dobogó harmadik fokára Alonso állhatott fel, aki így értékes pontokat szerzett, pláne úgy, hogy üldözői közül csak Hamilton szerzett pontot.

Massa végül negyedik lett, Räikkönen és a Schumacher, Rosberg sorrendben célba érő Mercedesek előtt intették le. Pontot szerzett még Paul di Resta , Kobayashi Kamui és Bruno Senna is.

A tabellát továbbra is Alonso vezeti, és előnye nőtt, a második helyre felzárkózó Hamiltont 37 ponttal előzi meg. A pontlista harmadik helyére Kimi Räikkönen zárkózott fel, neki egy ponttal van kevesebbje, mint Hamiltonnak, és eggyel többje, mint Vettelnek.