Gdy światła zgasły, szybko można było zauważyć, że po raz kolejny, tym razem pomimo startu z pole position, ruszenie Charlesa Leclerca nie było wystarczające, by z pierwszego zakrętu wyjść na pierwszej pozycji. Lando Norris objął prowadzenie w wyścigu, natomiast za jego plecami zyskał Carlos Sainz, co usytuowało obu kierowców Scuderii w pozycji do pogodni za kierowcą McLarena.

Tempo Ferrari nie było nie tylko niewystarczające, by walczyć o prowadzenie, lecz także, by utrzymać posiadane pozycje. Lewis Hamilton w mniej niż dziesięć okrążeń wyprzedził oba SF-23 i znalazł się na drugiej pozycji. Obaj zawodnicy włoskiej stajni nie byli w stanie obronić się też przed napierającym po starcie z szóstej pozycji Maxem Verstappenem.

Holender po zjeździe na szybką wymianę opon na drugie ogumienie z żółtym paskiem na siedemnastym okrążeniu zaczął dyktować strategie. Lando Norris był zmuszony zareagować i niedługo później sam zjechał do alei serwisowej, decydując się na najtwardszą mieszankę. Swój przejazd nieudanie próbował przedłużyć Lewis Hamilton, który po znacznej utracie czasów okrążeń zdecydował się na zjazd, co przy stosunkowo wolnej wymianie opon poskutkowało wyjechaniem za Maxem Verstappenem i powiększeniem straty do prowadzącego Norrisa aż o kilka sekund. Jedynym kierowcą, któremu udało się przedłużenie przejazdu, by spróbować wyścigu na jeden pit stop, był Charles Leclerc.

Dokładnie w połowie wyścigu Holender ze stajni czerwonych byków wyprzedził Norrisa, obejmując tym samym prowadzenie. Brytyjczyk próbował odpowiedzieć podcięciem strategicznym i szybszym zjazdem do alei serwisowej na trzydziestym piątym okrążeniu, jednak Red Bulle odpowiedziały tym samym, zachowując swoją pozycję. Cała trójka wkrótce wyprzedziła jadącego na innej strategii Charlesa Leclerca. Lewis Hamilton był jednak jedynym kierowcą w czołówce, który jechał na szybszym pośrednim ogumieniu, co zamierzał wykorzystać w szarży po zwycięstwo.

Na siedem okrążeń przed końcem kierowca Mercedesa wyprzedził Lando Norrisa i znalazł się pięć sekund za liderem wyścigu. Z każdym okrążeniem udawało mu się konsekwentnie zbliżać do aktualnego mistrza świata, co ułatwiały mu problemy Verstappena z hamulcami. Na ostatnim okrążeniu przewaga zmalała, jednak wciąż wynosiła niecałe dwie sekundy, ale to kierowca czerwonych byków jako pierwszy przekroczył linię mety. Aż osiem sekund za Hamiltonem znalazł się Lando Norris. Kierowcy Ferrari zostali przedzieleni przez finiszującego na piątym miejscu Sergio Pereza. Za nimi na siódmej i ósmej pozycji znaleźli się George Russell i Pierre Gasly. Punktowaną dziesiątkę zamknęli Lance Stroll i Yuki Tsunoda z dodatkowym punktem za najszybsze okrążenie.

Fernando Alonso pomimo startu z alei serwisowej był w punktowanych pozycjach, aż do awarii w tylnym zawieszeniu, która zmusiła stajnie do przedwczesnego zakończenia wyścigu. Z alei serwisowej wyścig oglądali także Oscar Piastri i Esteban Ocon, którzy po kontakcie na początku zmagań doznali w swoich bolidach odpowiednio wycieku wody i awarii systemu chłodzącego oraz uszkodzeń sekcji bocznych.

Lewis Hamilton i Charles Leclerc po losowej kontroli czterech pojazdów przez FIA zostali po wyścigu zdyskwalifikowani za zbyt duże zużycie deski pod podłogą. Finalna klasyfikacja Grand Prix Stanów Zjednoczonych wyglądała następująco:

„Na torze jest sporo punktów hamowania, więc nie mogłem mieć takich samych wrażeń jak wczoraj. To sprawiło, że mój niedzielny wyścig był nieco trudniejszy. Widać było, że w końcówce było bardzo blisko i nie zabrakło też backmarkerów. Kiedy opony już się zużywają, jest to nieco trudniejsze” – przyznał Verstappen.

„To oczywiście niesamowite, że wygrałem tutaj także swoje pięćdziesiąte Grand Prix” – powiedział Holender o swoim ostatnim osiągnięciu. „Oczywiście jesteśmy bardzo dumni i będziemy po prostu dalej naciskać, aby zdobyć więcej”.