Michael Schumacher wystartował wyjątkowo udanie i od razu zyskał znaczną przewagę nad swoimi rywalami. Drugi kierowca Ferrari – Rubens Barrichello zaliczył nieco mniej udany start, jednak mimo to bez większych problemów zdołał utrzymać się na drugiej pozycji. David Coulthard (McLaren) także nie stracił ani jednej pozycji podczas startu, natomiast partner Szkota – Kimi Raikkonen tuż po starcie został zaatakowany przez Ralfa Schumachera (Williams) i zaraz przed pierwszym zakrętem spadł na piątą pozycję. Na kolejnych dwóch pozycjach utrzymali się Juan Pablo Montoya (Williams) i Takuma Sato (Jordan), natomiast na ósmą i dziewiątą pozycję awansowali po wyśmienitym starcie kierowcy Renault – Jenson Button i Jarno Trulli. Kierowcy ci następnie stoczyli między sobą zacięty pojedynek podczas pokonywania sekwencji zakrętów "S", z którego zwycięsko wyszedł Trulli i znalazł się na ósmej pozycji. Tymczasem kierowca, który pierwotnie startował z tej pozycji – Giancarlo Fisichella (Jordan) podczas pokonywania dwóch pierwszych zakrętów został dodatkowo wyprzedzony przez Nicka Heidfelda (Sauber) i spadł na 11 pozycję. Podobny los spotkał również Jacquesa Villeneuve'a (BAR), przy czym Kanadyjczyk musiał dodatkowo odeprzeć atak jedynego reprezentanta Toyoty w tym wyścigu – Miki Salo, co uczynił bez większych problemów i w ten sposób podobnie jak Fisichella stracił w sumie trzy miejsca. Salo ostatecznie utrzymał się na 13 pozycji, natomiast na pozostałych sześciu pozycjach zmiany w kolejności kierowców nastąpiły według jednego schematu, tj. każdy kierowca startujący z parzystej pozycji (14, 16 i 18) – Eddie Irvine (Jaguar), Olivier Panis (BAR) i Mark Webber (Minardi) został wyprzedzony przez kierowcę startującego z dalszej o jeden pozycji (15, 17 i 19) – Felipe Massę (Sauber), Pedra de la Rosę (Jaguar) i Alexa Yoonga (Minardi).

Pod koniec pierwszego okrążenia Villeneuve stracił dwa kolejne miejsca, gdyż zbyt szeroko wszedł w najszybszy zakręt na torze Suzuka i ze względu na krótką wycieczkę poboczem został od razu wyprzedzony przez Salo, a następnie tuż przed ostatnią szykaną także przez Massę. Kanadyjczyk nie pozwolił jednak zbytnio odjechać kierowcy z zespołu Sauber i wykorzystując strumień powietrza powstały tuż za jego bolidem, a następnie maksymalnie opóźniając hamowanie przed pierwszym zakrętem wyprzedził Brazylijczyka i dzięki temu zmniejszył stratę wynikającą z popełnionego wcześniej błędu do tylko jednej pozycji. Na czwartym okrążeniu Massa popełnił podobny błąd, ponieważ również zbyt szybko wjechał w jeden z szybszych zakrętów, jednak w przeciwieństwie do kierowcy z zespołu BAR po pierwsze uczynił to w innym miejscu toru, a po drugie po znalezieniu się na poboczu stracił kontrolę nad swoim bolidem i uderzył w barierę z opon. Podczas tej kraksy bolid Brazylijczyka został zbyt poważnie uszkodzony, aby nadawać się do dalszej jazdy i w ten sposób Massa zakończył udział w ostatnim wyścigu dla zespołu Sauber. Na kolejnym okrążeniu Panis zaczął mieć problemy ze swoim bolidem i z tego powodu został wyprzedzony przez kierowców z zespołu Minardi, by znaleźć się na ostatniej pozycji. Pod koniec szóstego okrążenia Francuz zjechał do boksów i kiedy mechanicy z zespołu BAR zabrali się do znalezienia usterki, kłopoty zaczął mieć również jadący na trzeciej pozycji Coulthard, gdyż znacznie zwolnił tempo jazdy i po kolei przepuszczał swoich rywali. Po kilkunastu sekundach spędzonych na stanowisku serwisowym Panis powrócił na tor, natomiast Coulthard po dowleczeniu się do boksów skręcił prosto do garażu, kończąc tym samym udział w Grand Prix Japonii.

Dla Panisa nie był to jeszcze koniec problemów, gdyż na ósmym okrążeniu Francuz ponownie zjechał do boksów, jednak tym razem skręcił do garażu, umożliwiając w ten sposób mechanikom ze swojego zespołu dokładniejsze zbadanie usterki. Na kolejnym okrążeniu Yoong zaliczył poślizg podczas pokonywania najwolniejszego zakrętu i w tym momencie został wyprzedzony przez partnera z zespołu Minardi – Webbera, który awansował w ten sposób na 15 pozycję. Po 10 okrążeniach znajdujący się na prowadzeniu Michael Schumacher miał ponad pięć sekund przewagi nad partnerem z zespołu Ferrari – Barrichello, natomiast nad jadącym na trzeciej pozycji młodszym bratem Ralfem Niemiec miał już ponad 16 sekund przewagi. Na 13 okrążeniu Panis ponownie pojawił się na torze, ale ponieważ bolid nadal nie nadawał się specjalnie do jazdy, dlatego też kierowca z zespołu BAR dał w końcu za wygraną i ostatecznie wycofał się z wyścigu. Dwa okrążenia później Yoong popełnił kolejny błąd, jednak tym razem po wypadnięciu z toru zagrzebał się w żwirowisku i nie zdołał powrócić już do wyścigu. Pod koniec tego okrążenia pierwszą rundę postojów w boksach zapoczątkował Trulli. Następnie na 16 okrążeniu tankowanie paliwa i zmianę opon zaliczył również drugi kierowca Renault – Button, natomiast od 18 do 25 okrążenia pierwsze postoje w boksach odbyli pozostali kierowcy znajdujący się na torze. W wyniku pierwszej rundy postojów w kolejności kierowców nastąpiły tylko dwie zmiany, w dodatku dotyczące kierowców z tego samego zespołu – Jordan. Sato ze względu na późniejszy o kilka okrążeń w stosunku do kierowców Renault postój po powrocie na tor znalazł się za Buttonem na ósmej pozycji, natomiast Fisichella w trakcie postoju został wyprzedzony przez Salo i spadł na jedenastą pozycję.

Pod koniec 28 okrążenia nastąpiła awaria silnika w bolidzie Villeneuve'a. Przerwała ona niestety emocjonujący pojedynek pomiędzy Kanadyjczykiem i Fisichellą, który będąc wyraźnie wolniejszym starał się wszelkimi możliwymi sposobami nie dopuścić do utraty 11 pozycji. Odpadnięcie z wyścigu kierowcy z zespołu BAR umożliwiło jednak Włochowi spokojne skupienie się na walce z Salo, który z kolei był od niego wolniejszy. Pod koniec 32 okrążenia Button zapoczątkował drugą rundę postojów. Na kolejnym okrążeniu Raikkonen popełnił błąd w tym samym miejscu toru co Massa, jednak nie stracił kontroli nad swoim bolidem i po krótkiej wycieczce poboczem bezpiecznie kontynuował jazdę bez utraty czwartej pozycji. W chwilę później problemy techniczne wyeliminowały jadącego do tego momentu na szóstej pozycji drugiego kierowcę Renault – Trullego. Drugie i zarazem ostatnie postoje w boksach pozostali w wyścigu kierowcy odbyli od 35 do 41 okrążenia. Po zakończeniu tej rundy postojów na pierwszych pięciu pozycjach nadal znajdowali się Michael Schumacher, Barrichello, Ralf Schumacher, Raikkonen i Montoya, natomiast Sato późniejszy o kilka okrążeń w stosunku do Buttona postój tym razem zdołał wykorzystać do odzyskania szóstej pozycji, gdyż kilka okrążeń poprzedzających zjazd do boksów dzięki drobnym poprawkom dokonanym w ustawieniach bolidu podczas pierwszego postoju przejechał bardzo szybko. Tymczasem zmiany w kolejności kierowców na dalszych pozycjach były wynikiem problemów technicznych, które w trakcie trwania drugiej rundy postojów wyeliminowały z wyścigu Fisichellę i de la Rosę. W związku z tym na pozycjach od ósmej do jedenastej znaleźli się Heidfeld, Salo, Irvine i Webber.

Ostatnim zdarzeniem w Grand Prix Japonii była awaria silnika w bolidzie jadącego na trzeciej pozycji Ralfa Schumachera pięć okrążeń przed końcem wyścigu. Dzięki temu Raikkonen wskoczył na najniższy stopień podium, Montoya i Sato zyskali po jednym dodatkowym punkcie, natomiast na ostatnią punktowaną pozycję awansował Button. Michael Schumacher co prawda na ostatnim okrążeniu ponownie dał dogonić się zespołowemu partnerowi, jednak tym razem nie doszło już to żadnych niespodzianek i Barrichello jako drugi przekroczył linię mety.