西班牙大獎賽決賽起跑順位安排雖以排位賽成績為準，但除了在排位賽墊底的角田裕毅因大幅更換賽車設定而改從維修區起跑外，阿斯頓馬丁車隊也在排位賽結束后宣布斯特羅爾因舊傷復發決定退賽，使決賽將只有19位車手參賽。

在對輪胎要求較高的加泰賽道處于攝氏30度、賽道溫度度的晴朗炎熱環境，且66圈的賽程需進行至少一次進站換胎下，除了角田以外的所有車手都統一使用軟胎應對起跑攻防戰。

起跑燈滅后皮亞斯特里穩穩守住領先，諾里斯遭到維斯塔潘的壓制落至第三，不久后漢密爾頓、勒克萊爾接連超越拉塞爾，讓拉塞爾前進不成反倒落至第六，霍肯伯格則是因避開車流的越線超車而得以與暫居第10的阿隆索展開攻防戰。

維斯塔潘雖試圖在第3圈起跑直線給予皮亞斯特里威脅，但皮亞斯特里很快的以最快單圈做出回應并穩步拉開差距，同時場中以第八名的Gasly為首形成一條互相牽制的DRS車流。

在法拉利車隊于第10圈要求漢密爾頓讓位給速度較快的勒克萊爾與以貝爾曼為首的后段車手開啟第一波進站窗口時，穩住陣腳的諾里斯開始朝輪胎效能衰退速度比邁凱倫賽車快的維斯塔潘施壓，而且維斯塔潘在1圈后的起跑直線并沒有對擁有DRS等等優勢的諾里斯進行太多抵抗，并在互換排名后立刻進站嘗試發動先進站超車戰術。

領先的麥隊在第22圈才正式行動并讓諾里斯率先進站，在維斯塔潘先前持續以最快單圈進攻下，維斯塔潘以10秒差距成功從諾里斯要回第二名，并在皮亞斯特里于下一圈進站后暫時取得約5秒領先。

運氣不佳的阿爾本除了在開賽后就遭遇前鼻翼受損而損失不少時間外，之后又在第26圈與勞森發生沖突，這一次碰撞除了讓阿爾本的前鼻翼再度受損外，也讓他在完成10秒加罰后飲恨退賽。

維斯塔潘在第30圈進行第二次換胎時換上已成為場中主流的中性胎，雖然這讓前兩名再度回到麥隊手中，并讓維斯塔潘有可能得進行第三次進站的風險，但維斯塔潘仍以場中最快單圈試圖打亂麥隊的戰術規劃。

不久后各隊開始進行第二波進站，這除了使分居前三名的皮亞斯特里、諾里斯與維斯塔潘已大致掌握位置，也讓從開賽后就毫無保留的維斯塔潘在第48圈進行第三次進站，逼迫麥隊在接下來的2圈做出接連讓諾里斯、皮亞斯特里完成第二次進站的回應。

但在領先的三位車手持續進行拉鋸戰時，安東內利于第55圈退賽帶出的安全車為賽場開啟一波額外進站潮，相較于還有一套舊軟胎的麥隊，已經沒有多余輪胎的紅牛車隊只能讓維斯塔潘換上全新的硬胎展開剩下6圈的最后一波沖刺。

重新起跑時皮亞斯特里、諾里斯維持領先，維斯塔潘很明顯受到亂流與抓地力不足的影響而迅速被勒克萊爾超越，正當拉塞爾試圖如法炮制時，受到壓迫維斯塔潘以越線繼續在拉塞爾之前，使血氣方剛的維斯塔潘于第64圈與拉塞爾發生沖突，并因此在賽后吞下10秒罰單。

皮亞斯特里最后以2.471秒擊敗諾里斯取得本季第5勝捍衛積分榜榜首位置，勒克萊爾成為頒獎臺成員，積分圈成員在維斯塔潘接受處罰后依序為拉塞爾、霍肯伯格、漢密爾頓、哈賈爾、加斯利、阿隆索與維斯塔潘，其中霍肯伯格的10分進帳不僅為索伯車隊擺脫墊底，場中最年長且最資深的阿隆索也終于取得本賽季首個積分。

西班牙站結束后各隊將有一周時間備戰本賽季第二場美洲大賽：加拿大站，賽程為70圈的正賽將在北京時間6月16日02:00舉行。