巴塞隆納當地正值高溫天氣，30多度的炎熱高溫將對車手們提出更高的考驗，積分榜領跑的梅賽德斯的能否應對在前兩站的輪胎起泡問題，維斯塔潘能否延續上一站的勢頭，成為本年度世界冠軍的挑戰者，是西班牙大獎賽的看點。
在前一日的排位賽中，漢密爾頓以1分15秒584拿下自己在加泰隆尼亞的第5個杆位，博塔斯落後了隊友0.059秒位列第2位，維斯塔潘、佩雷茲、斯託爾分別排在3-5位。加泰隆尼亞賽道是一條高速賽道，賽道總長307.104公裡，車手們需要在4.655公裡單圈的賽道上完成66圈。
發車：斯託爾內線強超 博塔斯落到第4
五盞紅燈熄滅，F1西班牙大獎賽正式開跑，第一彎，漢密爾頓守住位置，博塔斯不慎失手，被身後的斯託爾走內線超過，維斯塔潘升到第二，斯託爾、博塔斯、佩雷茲位列3-5位，第10位起步的加斯利連超兩人，上升到第8位。
發車階段連丟2位，梅賽德斯車隊通過車隊語音通知博塔斯，馬上想辦法超過斯託爾，芬蘭人也馬上向博塔斯發起攻擊，兩輛車的差距僅在0.7秒以內，在嘗試了幾圈過後，博塔斯終於把握住機會，在1號彎使用DRS系統超過斯託爾。
法拉利車手勒克萊爾向身前的加斯利發起攻擊，而維特爾卻被身後的科威亞特咬住。而領先的漢密爾頓也吸取了前兩站的輪胎問題的教訓，在取得領先後並沒有拉開差距，而是一直領先維斯塔潘1.5秒的位置。漢密爾頓的「壓車」表現，也為隊友博塔斯創造了機會，維斯塔潘和博塔斯之間的距離也在不斷縮小。
長距離作戰 保胎大戰拉開大幕
炎熱的高溫天氣，讓各支車隊的車手們都開始了「保胎大戰」，誰能更好的保住輪胎，誰就能佔據爭冠的有利位置。與上一站相反，紅牛車隊的輪胎似乎更早出現了問題，維斯塔潘在第12圈就向車隊報告，車輛的輪胎情況並不樂觀。
維特爾在行進過程中，頻頻遭到科威亞特的進攻，法拉利賽車跟紅牛二隊展開纏鬥，四冠王的處境令人唏噓。第18圈，維斯塔潘又向車隊反映，後輪的情況相當糟糕。為了測試輪胎的速度，紅牛在第18圈選擇讓阿爾本先進站，換上中性胎，出站之後排名已經落到第16位。
第21圈，維斯塔潘再次向車隊抱怨，自己因為輪胎問題丟失了過多的速度，終於，車隊在第22圈召回塔炮進站，出站後排在兩臺賽點賽車之前位居第3位。而第一次進站熱潮也再次展開，排名中段的車隊已經陸續開始進站換胎。
高溫鏖戰 下雨成X因素
為了跟住紅牛的節奏，領先的漢密爾頓和博塔斯也在第24圈進站，也維斯塔潘也重新回到第2的位置。高溫天氣也給了車手們許多考驗，博塔斯就在車隊語音裡跟車隊抱怨車內溫度太高。
第29圈，賽恩斯超過阿爾本，上升到第10位。漢密爾頓的輪胎剛剛跑了6圈，就出現了剝離線，也為後半程的比賽買下了隱患。法拉利雙雄在第31圈同時進站。
第32圈，兩臺賽點賽車展開內鬥，斯託爾超過隊友佩雷茲。排在積分區邊緣的車手們開始纏鬥，奧康、諾裡斯、勒克萊爾、科威亞特四臺賽車展開纏鬥，勒克萊爾在試圖超過諾裡斯時被擠出賽道。
觸底反彈 維特爾一停衝進前5
30圈過後，賽道上空出現烏雲，賽道能見度也變得暗了下來，賽道上有下雨的趨勢。第37圈，勒克萊爾的賽車突然停在賽道上，賽車引擎出現故障，勒克萊爾自己把賽車開回維修通道，退出了本場比賽。
40圈過後，第二次進站的熱潮也開始出現，紅牛車隊的維斯塔潘、阿爾本雙雙進站，第49圈，博塔斯也進站，出站後落後維斯塔潘5.8秒排在第3，將在剩餘的比賽中，利用輪胎的優勢向維斯塔潘發起攻擊。同一圈，車隊也向漢密爾頓發出進站指令，漢密爾頓也完成二停。
維特爾儘管賽車速度不佳，但憑藉少進站的優勢，位列第5位。而博塔斯明顯跟不上維斯塔潘的節奏，差距反而在進一步拉大。排名第4位的佩雷茲由於無視藍旗，被賽會罰時5秒，這個給了第5位的維特爾進一步提升名次的機會。
由於輪胎一直沒有更換，維特爾在第56圈被身後的斯託爾超過，下降到第6位，隨後又被賽恩斯超過。身後的阿爾本、加斯利、諾裡斯也逐步逼近，最終維特爾將優勢保持到終點，以第7名撞線，漢密爾頓連續4年在加泰隆尼亞拿下西班牙大獎賽冠軍，維斯塔潘、博塔斯位列2-3位，博塔斯還在最後一圈打破了裡卡多保持的賽道單圈紀錄，佩雷茲、斯託爾、賽恩斯位列4-6位。