Феттель возглавлял гонку вплоть до 52 круга, когда обладающий более свежим комплектом резины Льюис Хэмилтон обогнал немца в споре за лидирующую позицию. Марк Уэббер на Red Bull стартовал с 18 места, но грамотная тактика трех пит-стопов позволила австралийцу отыграть 15 позиций и финишировать на подиуме.
В заключительной фазе Гран-при на втором месте шел останавливавшийся в боксах два раза Фелипе Масса, однако чрезмерный износ шин не позволил бразильцу сохранить позицию. Пилота Ferrari поочередно обогнали Хэмилтон, Баттон, Росберг и Уэббер, оставив Массу шестым в итоговом протоколе.
За два круга до финиша Нико Росберг не удержал четвертую позицию под натиском Марка Уэббера, а спустя две минуты австралиец преодолел сопротивление Дженсона Баттона и переместился на третью строчку.
Команда Renault провела гонку с рискованной тактикой двух пит-стопов, проводимых заметно позже всех конкурентов. Стратегические просчеты не позволили подопечным Эрика Булье вмешаться в борьбу за высокие места, оставив Виталия Петрова и Ника Хайдфельда на девятой и двенадцатой позиции соответственно.
На седьмом месте Гран-при Китая завершил Фернандо Алонсо на Ferrari, следом за ним приехал Михаэль Шумахер на Mercedes. Очковую зону замкнул гонщик Sauber Камуи Кобаяси.