梅赛德斯车手路易斯-汉密尔顿从杆位发车，不仅起步失误，还在第一弯与瓦尔特利-博塔斯发生碰撞。汉密尔顿表示碰撞令赛车多处受损，性能下滑，因此无力追赶基米-莱科宁。 博塔斯为碰撞负责，接受通过维修区的处罚。汉密尔顿一路追赶，但最终只能止步于第三，与亚军基米-莱科宁的差距高达20秒。
比赛第一圈发生多车事故，比赛恢复后Alpine车队车手埃斯特班·奥康一路领先并成功拿下职业生涯首胜，奥康的队友阿隆索对梅赛德斯车队的汉密尔顿进行了10圈极为关键、十分精彩的防守，最终汉密尔顿依然以第三名成绩完赛。
若评选2016赛季中国大奖赛最倒霉车手，绝对应该是梅赛德斯车手路易斯-汉密尔顿。汉密尔顿因为更换变速箱退后5位发车，排位赛遭遇发动机故障没有录得有效圈速，只能从末位发车。发车后又在第一个弯道与索伯车手菲利普-纳赛尔相撞，前翼受损。汉密尔顿整场比赛共进站5次，最终名列第7。
从第10位发车的梅赛德斯F1车手路易斯·汉密尔顿夺得冠军，前排发车的红牛车手马克斯·维斯塔潘夺得亚军，杆位发车的梅赛德斯车手瓦尔特利·博塔斯季军。F1巴西站之后，维斯塔潘在车手积分榜中相对汉密尔顿还有14分的优势，本赛季还剩三场比赛。
这是汉密尔顿职业生涯第91个分站赛冠军，由此追平迈克尔·舒马赫保持的历史纪录。如今效力于阿尔法·罗密欧车队的这位前车手总冠军以第12名完赛——这是莱科宁参加的第323场F1大奖赛，由此超越巴里切罗的322场，独享F1参赛场次最多纪录。
正赛发车后，两部法拉利赛车与维斯塔潘驾驶的红牛赛车撞成三明治，最终同归于尽，这也是F1历史上第4次有发车第一圈后有前两排车手同时退赛，而四度夺下新加坡大奖赛冠军的维特尔，也是10年以来第一次没有在狮城捞到积分。
4月17日下午，2016年F1大奖赛中国站的正赛在上海国际赛车场落下帷幕。经过56圈速度与激情的精彩角逐，梅塞德斯奔驰车队的德国车手罗斯博格以1小时38分53秒891获得本站冠军，完美实现了本赛季的开场三连冠。
