Juan Pablo Montoya (Williams) tym razem wystartował bardzo dobrze i bez problemu utrzymał się na pierwszej pozycji, natomiast Michael Schumacher został wyprzedzony przez partnera z zespołu Ferrari – Rubensa Barrichello i znalazł się na trzeciej pozycji. O kolejną pozycję zacięty pojedynek toczyli między sobą do drugiego zakrętu partner Montoi – Ralf Schumacher oraz Kimi Raikkonen (McLaren). Z pojedynku tego zwycięsko wyszedł Fin, objeżdżając kierowcę z zespołu Williams po zewnętrznej stronie znajdującego się tuż za pierwszym drugiego zakrętu. Partner Raikkonena – David Coulthard miał jeszcze bardziej udany start i przed dotarciem do pierwszego zakrętu wyprzedził Nicka Heidfelda (Sauber) oraz Giancarla Fisichellę (Jordan), awansując w ten sposób na szóstą pozycję. Heidfeld zdołał jednak utrzymać się na swojej pozycji startowej (7), gdyż jemu również udało się wyprzedzić Fisichellę. Kierowcy z zespołu BAR – Jacques Villeneuve oraz Olivier Panis do drugiego zakrętu walczyli o utrzymanie się na dziewiątej i jedenastej pozycji, jednak ostatecznie zostali pokonani przez kierowców Renault – Jarna Trullego oraz Jenson Buttona, który wcześniej wyprzedził również drugiego kierowcę z zespołu Sauber – Felipe Massę. Na 14 pozycji utrzymał się Eddie Irvine (Jaguar), natomiast dwie kolejne pary kierowców – Takuma Sato (Jordan) i Pedro de la Rosa (Jaguar) oraz Enrique Bernoldi (Arrows) i Mika Salo (Toyota) o 15 i 17 pozycję walczyły także na drugim zakręcie. W obu pojedynkach zwycięzcami zostali kierowcy, którzy startowali z dalszych pozycji – de la Rosa oraz Salo. Na 19 pozycję po wyprzedzeniu Heinza-Haralda Frentzena (Arrows) oraz Allana McNisha (Toyota) awansował Mark Webber (Minardi). McNish także zdołał wyminąć Frentzena i dzięki temu odzyskał 20 pozycję. Stawkę 22 kierowców zamykał w tym momencie zespołowy partner Webbera – Alex Yoong.

W połowie pierwszego okrążenia tuż przed ósmym zakrętem Button wyprzedził Villeneuve'a i znalazł się na dziesiątej pozycji. Co prawda Kanadyjczyk tuż przed najwolniejszym zakrętem prowadzącym na ostatnią prostą ponownie znalazł się przed kierowcą Renault, jednak Button dysponował znaczną przewagą szybkościową i dzięki temu na ostatniej prostej z łatwością ponownie wyprzedził kierowcę z zespołu BAR. W międzyczasie Salo wyprzedził Sato oraz de la Rosę, a pod koniec ostatniej prostej udało mu się również wyminąć drugiego kierowcę z zespołu Jaguar – Irvine'a i w ten sposób Fin awansował na 14 pozycję, natomiast McNish wyprzedził Webbera i znalazł się na 19 pozycji. De la Rosa tymczasem poza utratą 15 pozycji na rzecz Salo wkrótce został również wyprzedzony przez Sato, Bernoldiego oraz McNisha i wylądował na 19 pozycji. Co prawda Hiszpan tuż przed ostatnią szykaną prowadzącą na prostą startową próbował odzyskać przynajmniej jedną pozycję, jednak McNish starał się za wszelką cenę zablokować go i skończyło się to na niewielkiej kolizji pomiędzy bolidami obydwu kierowców, w efekcie której de la Rosa zahaczył o pobocze, a następnie lewym przednim kołem uderzył w bandę. Nie stracił jednak kontroli nad swoim bolidem i po wyhamowaniu do niewielkiej prędkości trafił prosto do boksów z uszkodzonym kołem. W międzyczasie Frentzen wyprzedził Webbera i korzystając dodatkowo z problemów kierowcy z zespołu Jaguar awansował na 19 pozycję.

Na początku drugiego okrążenia nastąpiła zmiana na pozycji lidera – jadący tuż za Montoyą Barrichello wykorzystał niewielki błąd popełniony przez Kolumbijczyka podczas pokonywania ostatniej szykany i awansował na pierwszą pozycję. Następnie Salo wyprzedził Massę i znalazł się na 13 pozycji, a pod koniec drugiego okrążenia kierowcę z zespołu Sauber wyprzedził również Sato, który chwilę wcześniej uporał się z wyminięciem Irvine'a. W międzyczasie de la Rosa wyjechał z boksów i ze stratą jednego okrążenia do lidera kontynuował jazdę na ostatniej pozycji. Na początku czwartego okrążenia Irvine spadł na 17 pozycję, gdyż został wyprzedzony przez Bernoldiego, natomiast Salo kontynuował wspinaczkę w górę stawki i po wyprzedzeniu Panisa awansował na 12 pozycję. Dwa okrążenia później Fin wyminął również drugiego kierowcę z zespołu BAR – Villeneuve'a, a tymczasem Panis został wyprzedzony przez Sato i spadł na 14 pozycję. Pod koniec siódmego okrążenia Villeneuve był również bliski utraty 12 pozycji, gdyż został wyprzedzony przez Sato, jednak Japończyk w obawie przed otrzymaniem kary za ścięcie szykany postanowił z powrotem przepuścić kierowcę z zespołu BAR, chociaż gdyby tego nie uczynił, to i tak najprawdopodobniej nie zostałby ukarany, ponieważ Kanadyjczyk także nie zdążył wyhamować przed szykaną i musiał ją ściąć. W sumie nie miało to jednak większego znaczenia, ponieważ Sato na następnym okrążeniu wyprzedził Villeneuve'a już bez konieczności uciekania się do ścięcia szykany i awansował na 12 pozycję. W chwilę później w tym samym miejscu toru Panis został wyprzedzony przez Massą i spadł na 15 pozycję.

Pod koniec dziewiątego okrążenia w bolidzie Villeneuve'a nastąpiła awaria silnika i Kanadyjczyk został zmuszony do pozostawienia swojego bolidu na skraju ostatniej prostej, ponieważ w tym miejscu toru nie ma pobocza. Na początku następnego okrążenia Bernoldi wyprzedził Panisa i awansował na 14 pozycję. Przez trzy kolejne okrążenia porządkowi starali się usunąć bolid Villeneuve'a z ostatniej prostej, jednak z jakichś powodów nie byli w stanie ruszyć go nawet o centymetr i w związku z tym organizatorzy wyścigu zdecydowali się na wypuszczenie na tor samochodu bezpieczeństwa pod koniec 14 okrążenia. W tym momencie Barrichello miało około czterech sekund przewagi nad Montoyą, który neutralizację wyścigu postanowił wykorzystać do odbycia pierwszego postoju w boksach. W trakcie tego postoju mechanicy z zespołu Williams nie zmieniali opon, tylko uzupełnili zapas paliwa i oczyścili otwory wentylacyjne w bolidzie Kolumbijczyka, który po powrocie na tor znalazł się na piątej pozycji tuż przed Coulthardem. Na pozycje od drugiej do czwartej awansowali tymczasem Michael Schumacher, Raikkonen oraz Ralf Schumacher. Oprócz Montoi postój w boksach pod koniec 14 okrążenia zaliczył również Sato. Japończyk w trakcie postoju został wyprzedzony przez ośmiu kierowców i po powrocie na tor znalazł się na 20 pozycji. Na kolejnym okrążeniu boksy odwiedzał również Bernoldi. Brazylijczyk tuż po wyjechaniu z boksów zaczął jednak odczuwać dziwne wibracje i na 16 okrążeniu ponownie znalazł się w boksach. Niestety mechanicy z zespołu Arrows nie byli w stanie znaleźć przyczyny tego stanu i po przejechaniu jeszcze jednego okrążenia Bernoldi ostatecznie wycofał się z wyścigu. W międzyczasie pod koniec 17 okrążenia samochód bezpieczeństwa powrócił do boksów i wyścig został wznowiony.

Pod koniec 18 okrążenia jadący na trzeciej pozycji Raikkonen spóźnił się trochę z hamowaniem pod koniec ostatniej prostej i lekko ściął szykanę. Jadący tuż za Finem Ralf Schumacher popełnił podobny błąd, jednak na nieco większą skalę i po jeszcze bardziej ewidentnym ścięciu szykany zyskał szansę na wyprzedzenie kierowcy z zespołu McLaren, który ze względu na podskoczenie na krawężniku musiał trochę zwolnić. Młodszy z braci Schumacherów wiedział jednak, iż za wykorzystanie znacznie większego ścięcia szykany do wyprzedzenia Raikkonena będzie mu groziła kara i dlatego musiał odpuścić. Tymczasem jadący tuż za obydwoma kierowcami Montoya szykanę pokonał prawidłowo i wykorzystując pełną moc swojego silnika na prostej startowej wyprzedził zarówno partnera zespołowego, jak i Raikkonena i w ten sposób awansował na trzecią pozycję. Na kolejnym okrążeniu Ralf Schumacher próbował wyprzedzić kierowcę z zespołu McLaren pod koniec prostej startowej, jednak Fin zdołał się obronić. Na 20 okrążeniu rodak Raikkonena – Salo wyprzedził Buttona i awansował do pierwszej dziesiątki, natomiast Sato wyprzedził Yoonga i znalazł się na 18 pozycji.

Pod koniec 25 okrążenia Salo zaczął mieć problemy z prowadzeniem bolidu i podejrzewając pęknięcie jednej z tylnych opon zjechał do boksów. W trakcie tego postoju mechanicy wymienili tylko tylne koła i uzupełnili zapas paliwa w bolidzie Fina, który po powrocie na tor znalazł się na przedostatniej pozycji. Na kolejnym okrążeniu pierwszy postój w boksach odbył dotychczasowy lider wyścigu – Barrichello. Postój ten przedłużył się trochę, ponieważ w jego trakcie mechanicy Ferrari po wykonaniu standardowych czynności, tj. zmiany opon i tankowania paliwa starali się również dokładnie oczyścić otwory wentylacyjne, w których zgromadziło się sporo liści. Zniecierpliwiony czasem trwania całej operacji Barrichello dał w końcu do zrozumienia mechanikom, że już dosyć i po trwającym ponad 10 sekund postoju powrócił do wyścigu na szóstej pozycji. Prowadzenie objął w tym momencie drugi kierowca Ferrari – Michael Schumacher, który przed postojem partnera zespołowego miał do niego pięć sekund straty. Na drugą pozycję awansował mający już ponad 11 sekund straty do Niemca Montoya, natomiast na pozycje od trzeciej do piątej przesunęli się Raikkonen, Ralf Schumacher oraz Coulthard. Tymczasem Salo ponownie znalazł się w boksach, ponieważ okazało się, iż uszkodzone było jednak jedno z przednich kół, a nie tylne i dopiero po wymianie przedniego ogumienia kierowca Toyoty mógł kontynuować jazdę z pełną prędkością.

Pod koniec 30 okrążenia pierwszy postój w boksach odbył kolejny kierowca – Frentzen. Niemiec w trakcie postoju został wyprzedzony przez Webbera, Sato oraz Yoonga i po powrocie na tor znalazł się na 18 pozycji. Na kolejnym okrążeniu ze względu na awarię skrzyni biegów z wyścigu wycofał się jadący na ostatniej pozycji de la Rosa. Na 32 okrążeniu Salo po raz trzeci zjawił się w boksach, jednak tym razem była to kara za przekroczenie podczas ostatniego postoju limitu prędkości obowiązującego w strefie boksów. Kara ta nie miała jednak wpływy na pozycję Fina, ponieważ po wycofaniu się z wyścigu de la Rosy był on ostatni. Pod koniec 36 okrążenia jadący na 10 pozycji Button zapoczątkował rundę postojów dla kierowców planujących odbycie tylko jednego postoju w tym wyścigu. Postój ten przedłużył się trochę, ponieważ mechanicy z zespołu Renault starali się znaleźć przyczynę nadmiernego nagrzewania silnika w bolidzie Brytyjczyka. Po powrocie na tor Button znalazł się na 17 pozycji. Na kolejnym okrążeniu tankowanie paliwa i zmianę opon zaliczył Heidfeld, który z pozycji siódmej spadł na piętnastą, a na 38 okrążeniu postoje odbyli lider wyścigu – Michael Schumacher oraz Yoong. Kierowca Ferrari przed postojem miał już ponad 24 sekundy przewagi nad Montoyą i po powrocie na tor znalazł się na drugiej pozycji, natomiast Yoong w trakcie postoju został wyprzedzony przez Buttona oraz Frentzena i spadł na przedostatnią pozycję.

Od okrążenia 39 do 41 jedyne zaplanowane na ten wyścig postoje w boksach zaliczyli Webber, Massa, Irvine, Panis oraz McNish. Na dziewiątą pozycję awansował w tym momencie Sato, który swój pierwszy postój odbył jeszcze podczas obecności samochodu bezpieczeństwa na 14 okrążeniu, a za Japończykiem znalazł się Heidfeld. Massa oraz Panis z boksów zdołali powrócić przed Buttonem na 11 i 12 pozycji, natomiast Irvine znalazł się na 14 pozycji. Tymczasem McNish miał duże problemy z ruszeniem z miejsca po postoju i w efekcie na tor powrócił na przedostatniej pozycji. Skorzystali z tego Webber, Frentzen oraz Yoong do awansowania na pozycje od 15 do 17. Pod koniec 42 okrążenia postoje w boksach odbyli również Ralf Schumacher i Trulli. Niestety tylko postój Trullego odbył się zgodnie z planem, natomiast problemy z tankowaniem paliwa spowodowały, iż postój młodszego z braci Schumacherów przedłużył się do ponad 20 sekund. Trulli pomimo postoju zdołał utrzymać się na ósmej pozycji, natomiast kierowca z zespołu Williams w trakcie postoju został wyprzedzony przez Coultharda, Barrichello oraz Fisichellę i spadł na siódmej pozycję.

Na 43 okrążeniu problemy techniczne wyeliminowały z wyścigu dwóch kierowców – Irvine'a oraz Salo. Na pozycje od 14 do 17 awansowali w tym momencie Webber, Frentzen, Yoong oraz McNish. Na następnym okrążeniu w boksach ponownie zjawił się Ralf Schumacher, ponieważ okazało się, iż w trakcie poprzedniego postoju do jego bolidu została wlana bardzo niewielka ilość paliwa. W trakcie tego postoju kierowca z zespołu Williams stracił trzy kolejne pozycje i po powrocie na tor był dziesiąty. W chwilę później w tarapatach znalazł się również inny niemiecki kierowca – Heidfeld, który ze względu na przekroczenie limitu prędkości obowiązującego w strefie boksów podczas ostatniego postoju, za karę musiał jeszcze raz przejechać przez boksy. Po odbyciu tej kary kierowca z zespołu Sauber znalazł się na 12 pozycji.

Pod koniec 45 okrążenia jedyne postoje w boksach odbyli Raikkonen oraz Fisichella. Włoch zdołał utrzymać się na szóstej pozycji, natomiast Raikkonen został wyprzedzony przez Coultharda oraz Barrichello i spadł na piątą pozycję. Mniej więcej w tym samym czasie kolejny kierowca – Yoong odbył karę ze przekroczenie limitu prędkości obowiązującego w strefie boksów. Malezyjczyk został jednak surowiej ukarany od poprzedników, bowiem w boksach musiał zatrzymać się na 10 sekund. Mimo to po powrocie na tor nadal był przedostatni. Na kolejnym okrążeniu drugi i zarazem ostatni postój w boksach zaliczył Sato. Japończyk w trakcie postoju został wyprzedzony przez Massę, Ralfa Schumachera, Panisa, Heidfelda oraz Buttona i po powrocie na tor znalazł się na 13 pozycji. Na 48 okrążeniu jadący na ostatniej pozycji McNish wpadł w poślizg zaraz za czwartym zakrętem i po wykonaniu obrotu o 360 stopni zatrzymał się prawie na środku toru. Szkot nie był jednak w stanie kontynuować jazdy i po chwili jego bolid został odciągnięty przez porządkowych w bezpieczne miejsce.

Ostatni kierowca, który nie miał na swoim koncie jeszcze ani jednego postoju – Coulthard do boksów zjechał pod koniec 49 okrążenia. Szkot w trakcie postoju został tylko wyprzedzony przez Barrichello, a na tor zdołał powrócić tuż przed zespołowym partnerem – Raikkonenem na czwartej pozycji. Tymczasem czwartym z kolei kierowcą, który musiał przejechać przez boksy za przekroczenie limitu prędkości, okazał się być Massa. Brazylijczyk w trakcie odbywania tej kary został wyprzedzony przez Ralfa Schumachera, Panisa oraz zespołowego partnera – Heidfelda i po powrocie na tor znalazł się na 11 pozycji. Na kolejnym okrążeniu drugi i ostatni postój w boksach zaliczył Frentzen. Po powrocie na tor Niemiec był nadal przedostatni. Pod koniec 51 okrążenia drugie tankowanie paliwa i pierwszą zmianę ale tylko tylnich kół zaliczył Montoya. Przed tym postojem Kolumbijczyk miał prawie 14 sekund przewagi nad Michaelem Schumacherem, który powrócił w tym momencie na prowadzenie. Na drugą pozycję awansował Barrichello, którego czekał jednak jeszcze jeden postój, natomiast Montoya z boksów wyjechał na trzeciej pozycji.

Na 52 okrążeniu za drugie już w tym wyścigu przekroczenie limitu prędkości obowiązującego w strefie boksów Heidfeld został ukarany 10-sekundowym postojem w boksach. W trakcie odbywania tej kary Niemiec został wyprzedzony przez Massę, Buttona, Sato oraz Webbera i po powrocie na tor znalazł się na 14 pozycji. Dwa okrążenia później drugi postój w boksach odbył Barrichello. Po postoju Brazylijczyk spadł na czwartą pozycję, a przed nim znaleźli się Montoya i Coulthard. Montoya nie cieszył się jednak zbyt długo z drugiej pozycji, gdyż pod koniec 56 okrążenia w jego bolidzie nastąpiła awaria silnika i Kolumbijczyk wkrótce wycofał się z wyścigu. Przed tym zdarzeniem kierowca z zespołu Williams miał zaledwie siedem sekund straty do prowadzącego Michaela Schumachera.

Dziesięć okrążeń przed końcem wyścigu Barrichello wykorzystał obecność dublowanego kierowcy (Sato) do zrównania się z bolidem Coultharda i już wydawało się, że kierowca Ferrari zdoła wyprzedzić Szkota, kiedy ten jeszcze bardziej opóźnił hamowanie przed ostatnią szykaną i chociaż musiał ją z tego powodu ściąć, to jednak zdołał utrzymać się na drugiej pozycji i dodatkowo nie musiał martwić się o otrzymanie kary, ponieważ Brazylijczyk także dokładnie po tej samej linii ściął szykanę. W tej sytuacji Barrichello mógł tylko za pomocą wymownego gestu ręką okazać swoje niezadowolenie. Przez ostatnich kilka okrążeń toczyła się również zacięta walka o szóstą pozycję pomiędzy Trullim i Ralfem Schumacherem, jednak także i w tym przypadku nie wpłynęła ona na zmianę pozycji. Ostatnim zdarzeniem w Grand Prix Kanady 2002 była awaria silnika w bolidzie jadącego na 10 pozycji Buttona cztery okrążenia przed końcem wyścigu.