Około 45 minut przed rozpoczęciem wyścigu nad torem Interlagos zaczął padać lekki deszcz. W związku z tym FIA zadeklarowała zmianę warunków pogodowych, umożliwiając kierowcom założenie opon do jazdy po mokrym torze. Większość kierowców zdecydowała się na rozpoczęcie wyścigu na przejściowych oponach, natomiast reprezentanci Renault – Fernando Alonso i Jacques Villeneuve, a także David Coulthard (McLaren) postanowili zaryzykować jazdę na zwykłych oponach rowkowanych. Tymczasem na start z linii boksów zdecydowali się kierowcy Minardi – Gianmaria Bruni i Zsolt Baumgartner.

Rubens Barrichello (Ferrari) wystartował w miarę dobrze, ale podczas pokonywania sekwencji zakrętów w kształcie litery "S" miał wyraźne problemy z utrzymaniem bolidu na śliskiej nawierzchni. Skorzystał z tego Kimi Raikkonen (McLaren), który tuż po starcie wyprzedził Juana Pablo Montoyę (Williams), a podczas pokonywania trzeciego zakrętu zrównał się z "tańczącym" po torze Barrichello. Rozstrzygnięcie tego pojedynku nastąpiło pod koniec drugiej prostej na korzyść Fina, który tym samym objął prowadzenie wyścigu. Tymczasem Montoya tuż po starcie został dodatkowo wyprzedzony przez Felipe Massę (Sauber) i spadł na czwartą pozycję. Jenson Button (B.A.R) utrzymał się na piątej pozycji, a tuż za nim znalazł się Jarno Trulli. Kierowca Toyoty popisał się bardzo dobrym startem, gdyż udało mu się wyprzedzić aż trzech rywali: Alonso, Ralfa Schumachera (Williams) i Takumę Sato (B.A.R). Sato pod koniec drugiej prostej zdołał jednak odzyskać pozycję utraconą na rzecz Trullego i był z powrotem piąty.

Jadący na oponach przeznaczonych do jazdy po suchej nawierzchni Alonso nie mógł dotrzymać kroku kierowcom na przejściowych oponach i pod koniec drugiej prostej zajmował już 14 pozycję, a wystartował z ósmej. Podobnie Coulthard i Villeneuve, którzy po starcie kolejno z 12 i 13 pozycji wylądowali odpowiednio na 16 i 18 pozycji. Z problemów Alonso skorzystał Giancarlo Fisichella (Sauber), awansując na dziewiątą pozycję. Tymczasem całą trójkę wyprzedził startujący aż z 14 pozycji Ricardo Zonta (Toyota) i to właśnie Brazylijczyk zamykał pierwszą dziesiątkę pod koniec drugiej prostej. Największym pechowcem był z kolei Mark Webber (Jaguar), którego na pierwszym zakręcie o mały włos z toru nie wypchnął Villeneuve. Zdarzenie to kosztowało Australijczyka spadek aż na 15 pozycję. Z całego zamieszania najbardziej skorzystał startujący z 18 pozycji Michael Schumacher. Kierowca Ferrari oprócz wyprzedzenia czterech pechowców, zdołał także przeskoczyć dwóch rodaków reprezentujących barwy zespołu Jordan – Timo Glocka i Nicka Heidfelda. Tuż przed Schumacherem na 11 pozycji znalazł się Christian Klien (Jaguar), a ostatnim kierowcą, który zdołał skorzystać z problemów Alonso, Webbera, Villeneuve'a i Coultharda, był Heidfeld (awans na 13 pozycję). Glock utrzymał się ostatecznie na 17 pozycji, a stawkę zamykali Bruni i Baumgartner.

W dalszej części pierwszego okrążenia zarówno Montoyę, jak i Massę zdołał wyprzedzić Button, awansując w ten sposób na trzecią pozycję. Montoya także zdołał na chwilę wyprzedzić Massę, ale na ostatniej prostej ponownie znalazł się za Brazylijczykiem. Ponadto Ralf Schumacher odzyskał siódmą pozycję utraconą tuż po starcie na rzecz Trullego, natomiast jadący dotąd na dziewiątej pozycji Fisichella popełnił błąd na zakręcie Ferradura i chociaż udało mu się utrzymać kontrolę nad bolidem, to jednak próbując uniknąć zderzenia z Zontą wpadł w poślizg i tylko cudem zdołał uniknąć zderzenia z bandą. Włoch powrócił do walki dopiero na 18 pozycji, a tymczasem Zontę wyprzedzili Klien i Michael Schumacher, awansując w ten sposób do pierwszej dziesiątki. Heidfeld przesunął się na 12 pozycję, a tuż za nim znalazł się Webber, który oprócz skorzystania z kłopotów Fisichelli zdołał dodatkowo wyprzedzić Alonso. Hiszpana przeskoczył także Glock, mijając chwilę wcześniej pozostałych kierowców jadących na oponach przeznaczonych na suchą nawierzchnię – Villeneuve'a i Coultharda.

Na początku drugiego okrążenia Montoya wyprzedził Massę po zewnętrznej stronie pierwszego zakrętu, a pod koniec tego samego okrążenia pokonał również Buttona, z którego bolidu już od startu wydobywał się od czasu do czasu dym. W dodatku Brytyjczyk był wyraźnie wolniejszy na prostych, a to oznaczało, że ma poważne problemy z silnikiem. Wkrótce kierowcę z zespołu B.A.R wyprzedził również Massa, spychając go na piątą pozycję. W międzyczasie Alonso, Villeneuve'a i Coultharda zdołali wyprzedzić kolejni dwaj kierowcy – Fisichella i Bruni. Na początku trzeciego okrążenia Michael Schumacher wyprzedził Kliena, ale nie cieszył się zbyt długo z dziewiątej pozycji, gdyż na drugim zakręcie wpadł w poślizg. Klien odzyskał w ten sposób swoją dotychczasową pozycję, a ponadto z problemów kierowcy Ferrari skorzystali Zonta, Heidfeld i Webber. Po nawróceniu bolidu w odpowiednim kierunku starszy z braci Schumacherów kontynuował jazdę na 13 pozycji. Na tym samym okrążeniu Fisichella wyprzedził Glocka i awansował na 14 pozycję, Alonso przeskoczył Bruniego i znalazł się na 16 pozycji, natomiast Coultharda i Villeneuve'a (kierowcy ci zamienili się w międzyczasie miejscami) wyprzedził Baumgartner, awansując w ten sposób na 18 pozycję.

Pod koniec trzeciego okrążenia Barrichello zdołał dopaść Raikkonena i tuż przed pierwszym zakrętem wyprzedził go, odzyskując prowadzenie wyścigu. W międzyczasie z bolidu jadącego dotąd na piątej pozycji Buttona zaczęły wydobywać się spore ilości dymu i Brytyjczyk musiał w końcu wycofać się z wyścigu. Tor stawał się coraz suchszy z minuty na minutę, o czym świadczyło coraz większe tempo jazdy Alonso, który po odpadnięciu z walki Buttona awansował na 15 pozycję. W tej sytuacji już pod koniec czwartego okrążenia Ralf Schumacher zdecydował się na założenie opon do jazdy po suchym torze. W ślad za Niemcem na kolejnym okrążeniu do boksów zjechali Raikkonen, Montoya, Sato, Trulli i Michael Schumacher. Postój Montoi był nieco krótszy i dzięki temu Kolumbijczyk jeszcze w strefie boksów zdołał zrównać się z Raikkonenem. Fin nie chciał jednak odpuścić i strefę boksów opuścił jako pierwszy, za co po wyścigu został nawet ukarany niewielką grzywną. Tym niemniej Montoya także nie zamierzał poddać się bez walki i starał się utrzymać jak najbliżej kierowcy z zespołu McLaren, by po powrocie na tor zaatakować go po zewnętrznej stronie znajdującego się na końcu drugiej prostej zakrętu. Atak ten powiódł się i Raikkonen musiał w końcu ustąpić.

Na szóstym okrążeniu kolejna grupa kierowców zdecydowała się na zmianę opon z przejściowych na zwykłe rowkowane, a byli to: Barrichello, Klien, Webber, Zonta, Glock i Baumgartner. Prowadzenie objął w tym momencie Massa, ale w końcu także i on zjechał do boksów pod koniec następnego okrążenia. Jako ostatni opony zmienili Heidfeld, Fisichella i Bruni, a stało się to na ósmym okrążeniu. Po zakończeniu pierwszej rundy postojów, podyktowanej zmianą warunków na torze, prowadzenie objął Alonso, który wyścig rozpoczął od razu na oponach do jazdy po suchej nawierzchni. Na drugą pozycję, mając blisko osiem sekund straty do Hiszpana, awansował Montoya. Za Kolumbijczykiem w niewielkiej odległości podążał Raikkonen, a na kolejną pozycję awansował Ralf Schumacher, który dzięki szybkiej decyzji o zmianie opon zdołał zyskać aż dwa miejsca, przeskakując Sato i Barrichello. Brazylijczyk miał już ponad 20 sekund straty do lidera, tak więc był zdecydowanie najbardziej stratny po zakończeniu pierwszej rundy postojów, za co jak się wydaje były odpowiedzialne niezbyt szybko rozgrzewające się na nie do końca wyschniętym torze opony Bridgestone. Za Barrichello na siódmej pozycji znalazł się Villeneuve, korzystając z faktu, że wyścig rozpoczął na zwykłych oponach. Podobnie Coulthard z tego samego powodu awansował na dziewiątą pozycję, a tuż przed nim znalazł się Massa, którego stosunkowo późny zjazd do boksów kosztował utratę aż czterech miejsc. Pierwszą dziesiątkę po dziewięciu okrążeniach zamykał Michael Schumacher, natomiast na pozostałych miejscach jazdę kontynuowali Trulli, Zonta, Klien, Webber, Glock, Fisichella, Heidfeld, Baumgartner i Bruni.

Na 10 okrążeniu Massa został wyprzedzony przez Coultharda oraz Michaela Schumachera i spadł na 10 pozycję. Na kolejnym okrążeniu Zonta wyprzedził swojego partnera z Toyoty – Trullego i awansował na 11 pozycję, natomiast Fisichella zdołał pokonać jadącego dotąd na 15 pozycji Glocka. Pod koniec 14 okrążenia pierwszy postój odbył Coulthard. Szkot w trakcie postoju został wyprzedzony przez Michaela Schumachera, Massę, Zontę, Trullego, Kliena, Webbera oraz Fisichellę i na tor powrócił na 15 pozycji. Pozostali kierowcy, którzy wyścig rozpoczęli na oponach do jazdy po suchym torze i nie mieli jeszcze na swoim koncie ani jednego postoju – Alonso i Villeneuve, do boksów zjechali odpowiednio na 18 i 20 okrążeniu. Prowadzenie wyścigu objął Montoya, mając po 20 okrążeniach blisko cztery sekundy przewagi. Ponadto Alonso został wyprzedzony przez Raikkonena, Ralfa Schumachera, Sato i Barrichello, lądując ostatecznie na szóstej pozycji. Tymczasem Villeneuve'a wyprzedzili ci sami kierowcy co Coultharda (z wyjątkiem Michaela Schumachera) i Kanadyjczyk znalazł się tuż przed kierowcą McLarena na 14 pozycji. Czas trwania postojów Coultharda i reprezentantów Renault wskazywał na to, iż kierowcy ci boksy będą najprawdopodobniej jeszcze tylko raz odwiedzali w tym wyścigu. W międzyczasie z wyścigu odpadł jadący dotąd na 17 pozycji Heidfeld, do czego przyczyniła się awaria sprzęgła.

Na 22 okrążeniu zamykający pierwszą dziesiątkę kierowcy Toyoty ponownie zamienili się miejscami i Trulli znów był przed Zontą. Brazylijczyk pod koniec kolejnego okrążenia odbył drugi postój w boksach, ale zanim druga runda postojów rozpoczęła się na dobre, doszło do kolizji pomiędzy kierowcami z zespołu Jaguar. Webber próbował wyprzedzić Kliena na pierwszym zakręcie, jednak ten nie spodziewał się ataku w tym momencie i skręcił w swojego partnera. Po kolizji bolid Webbera nie nadawał się już do dalszej jazdy, natomiast Klien musiał udać się do boksów po nowe przednie skrzydło, zaliczając przy okazji drugą zmianę opon i tankowanie paliwa. Po powrocie na tor Austriak znalazł się za Zontą i Glockiem na 15 pozycji. Od 26 do 29 okrążenia drugie postoje zaliczyli Ralf Schumacher, Baumgartner, Sato, Barrichello, Montoya, Michael Schumacher, Trulli i Raikkonen. Montoya i Raikkonen utrzymali się na czołowych miejscach, a po 30 okrążeniach dzieliło ich blisko pół sekundy różnicy. Alonso awansował tymczasowo na trzecią pozycję, mając blisko 13 sekund straty do lidera, a tuż za nim znaleźli się Ralf Schumacher, Sato i Barrichello.

Najdłużej z odbyciem drugich postojów zwlekali Massa, Bruni, Fisichella i Glock – kierowcy ci boksy odwiedzali na 33 i 34 okrążeniu. Mniej więcej w tym samym czasie zaczął kropić deszcz, pogarszając na chwilę warunki do jazdy. Na własnej skórze przekonali się o tym Montoya i Sato, przy czym w przypadku Kolumbijczyka skończyło się tylko na utracie dwóch sekund z ponad siedmiosekundowej przewagi nad Raikkonenem, natomiast Sato ze względu na błąd popełniony na pierwszym zakręcie został wyprzedzony przez Barrichello i spadł na szóstą pozycję. Po postojach kierowców z zespołu Sauber na pozycje od siódmej do dziewiątej awansowali Michael Schumacher, a także mający na swoim koncie tylko po jednym postoju Villeneuve i Coulthard. Massa i Fisichella na tor powrócili kolejno na 10 i 11 pozycji, a na pozostałych miejscach jazdę kontynuowali Trulli, Zonta, Klien, Glock, Baumgartner i Bruni. Klien Glocka wyprzedził jeszcze przed drugim postojem kierowcy z zespołu Jordan, a miało to miejsce na 31 okrążeniu.

Drugi i zarazem ostatni postój w tym wyścigu Coulthard odbył na 42 okrążeniu. Szkot na tor powrócił na 12 pozycji, a przed nim znaleźli się Massa, Fisichella i Trulli. Ostanie wizyty w boksach pozostałych kierowców jadących na dwa stopy – Alonso i Villeneuve'a, zbiegły się w czasie z trzecią rundą postojów dla kierowców jadących na trzy stopy, która trwała od 46 do 56 okrążenia. Ostatnia runda postojów omal nie doprowadziła do zmiany lidera, gdyż Raikkonen zdołał przejechać aż pięć okrążeń więcej od Montoi przed trzecią wizytą w boksach i po jej odbyciu miał już mniej niż dwie sekundy straty do Kolumbijczyka. Zmiana nastąpiła jednak na trzeciej pozycji, na którą dzięki późniejszemu postojowi w stosunku do Alonso i Ralfa Schumachera awansował Barrichello. Z tego samego powodu młodszego z braci Schumacherów zdołał także przeskoczyć Sato, przesuwając się na piątą pozycję. W dodatku Japończyk miał niewielką stratę do Alonso, którego na 51 okrążeniu omal nie zdołał pokonać Ralf Schumacher, gdyby nie opóźnił zbytnio hamowania.

Na ostatnich punktowanych pozycjach (7 i 8) po zakończeniu trzeciej rundy postojów znaleźli się Michael Schumacher i Massa, a na pozostałych miejscach jazdę kontynuowali Fisichella, Villeneuve, Coulthard, Trulli, Zonta, Klien, Glock, Baumgartner i Bruni. Ostatnim zdarzeniem w kończącej sezon 2004 Grand Prix Brazylii była zmiana na piątej pozycji, na którą po wyprzedzeniu Sato trzy okrążenia przed końcem wyścigu awansował Ralf Schumacher. Tymczasem pomimo nieustającej presji ze strony Raikkonena, Montoya odniósł w końcu pierwsze i zarazem jedyne zwycięstwo w tym sezonie. Tym oto sposobem zakończył się wyścig, podczas którego po raz ostatni oglądaliśmy rutynowe zmiany opon w boksach. W przyszłym roku będzie do tego upoważniała już tylko zmiana pogody lub uszkodzenie którejś z opon.