Tuż przed rozpoczęciem okrążenia rozgrzewającego mechanicy z zespołu Williams nie zdołali uruchomić silnika w stojącym na piątej pozycji startowej bolidzie Juana Pablo Montoi i Kolumbijczyk został zmuszony do przesiadki do zapasowego auta. Niestety przepisy zabraniają opuszczenia prostej startowej na mniej niż 15 sekund przed startem do okrążenia rozgrzewającego i owa spóźniona przesiadka stała się później przyczyną dyskwalifikacji. W tym momencie nie było to jednak jeszcze wiadome i Montoya przygotował się do startu z linii boksów w zapasowym bolidzie.

Rubens Barrichello wystartował bezbłędnie i nie zagrożony zmierzał w kierunku pierwszego zakrętu. Drugi kierowca Ferrari – Michael Schumacher ze względu na nieco mniej udany start znalazł się od razu pod presją ze strony Takumy Sato (B.A.R), ale dzięki kilku zwinnym manewrom zdołał utrzymać się na drugiej pozycji. Tymczasem Sato na pierwszym zakręcie został wyprzedzony przez Fernando Alonso, który jak na zespół Renault przystało popisał się fenomenalnym startem. Hiszpan tuż po ruszeniu z miejsca od razu minął trzech kierowców: Oliviera Panisa (Toyota), Ralfa Schumachera (Williams) i Jensona Buttona (B.A.R), następnie tuż przed pierwszym zakrętem wyprzedził Kimi Raikkonena (McLaren), by na koniec objechać po zewnętrznej Sato. W ten sposób Alonso zyskał aż pięć miejsc. Raikkonen także zdołał wyprzedzić Buttona i Ralfa Schumachera, co zapewniło mu awans na piątą pozycję.

Tuż za Panisem na 11 pozycji znalazł się jego partner z Toyoty – Cristiano da Matta. Niestety Brazylijczyk niespodziewanie zwolnił podczas pokonywania drugiego zakrętu, być może próbując uniknąć zderzenia ze swoim partnerem i został uderzony w tył przez jadącego tuż za nim Christiana Kliena (Jaguar). Zapoczątkowało to reakcję łańcuchową, gdyż w następnej kolejności w bolid Kliena uderzyli Felipe Massa (Sauber) oraz Giorgio Pantano (Jordan). Całe zajście próbował ominąć Gianmaria Bruni, ale o jedno z kół jego bolidu zaczepił drugi kierowca z zespołu Jordan – Nick Heidfeld, doprowadzając do uszkodzenia zawieszenia w Minardi. Bolidy Kliena, Massy i Pantano także nie nadawały się do dalszej jazdy, a całe zajście przetrwał tylko da Matta, chociaż spadł na ostatnie miejsce. Z karambolu najbardziej skorzystał Jarno Trulli (Renault), który po starcie z ostatniej pozycji znalazł się tuż za Markiem Webberem (Jaguar) i Davidem Coulthardem (McLaren) na 11 pozycji. Na dalszych miejscach jazdę kontynuowali Heidfeld, Zsolt Baumgartner (Minardi), Montoya i Giancarlo Fisichella (Sauber), który kraksę na drugim zakręcie musiał ominąć poboczem.

Za względu na konieczność uprzątnięcia kilku bolidów i sporej ilości odłamków, które posypały się w okolicy drugiego zakrętu, na tor został wypuszczony samochód bezpieczeństwa. W trakcie neutralizacji boksy dwukrotnie odwiedzał da Matta, mając wyraźne problemy ze skrzynią biegów, będące następstwem kolizji na pierwszym okrążeniu. Wznowienie wyścigu nastąpiło pod koniec piątego okrążenia. Moment ten Michael Schumacher wykorzystał do objęcia prowadzenia, wyprzedzając na prostej startowej swojego kolegę z zespołu Ferrari – Barrichello. Ponadto Raikkonen próbował wyprzedzić Sato, jednak nie zdołał dostatecznie opóźnić hamowania przed pierwszym zakrętem i po chwili ponownie znalazł się na piątej pozycji. Udanym manewrem wyprzedzania popisał się tymczasem drugi kierowca z zespołu McLaren – Coulthard i to po zewnętrznej stronie pierwszego zakrętu. Ofiarą Szkota padł Webber, tracąc w ten sposób dziewiątą pozycję. Ponadto wznowienie wyścigu do awansowania na wyższą pozycję wykorzystali Montoya i Fisichella, wyprzedzając jadącego na 13 pozycji Baumgartnera. Na początku siódmego okrążenia Montoya zdołał również pokonać Heidfelda i był już dwunasty.

Dwa okrążenia później tuż przed pierwszym zakrętem pękła prawa tylna opona w bolidzie jadącego na trzeciej pozycji Alonso. Hiszpan wpadł w poślizg i najpierw uderzył przodem w okalającą tor bandę, a następnie skasował znajdujące się na końcu prostej startowej tablice informacyjne. Kompletnie zaskoczony Alonso wysiadł z bolidu i z zaciekawieniem zaczął oglądać pękniętą oponę, która jak wynika z późniejszego raportu firmy Michelin musiała zostać uszkodzona po przejechaniu przez odłamki pozostałe po karambolu na pierwszym okrążeniu. Nie minęło jedno okrążenie, a podobny los spotkał również Ralfa Schumachera. Na nieszczęście dla Niemca zdarzyło się to w najbardziej nieodpowiednim miejscu, czyli na nachylonym pod niewielkim kątem zakręcie prowadzącym na prostą startową, który bolidy pokonują z prędkością blisko 300 km/h. Niemiec wpadł w poślizg, a następnie tyłem bolidu uderzył z wielką siłą w bandę. Z Williamsa posypały się odłamki – po jednym z większych kawałków przejechał Webber, w dodatku o mały włos nie wpadając na Ralfa Schumachera i omijającego go ostrożnie Coultharda. Webber zmieścił się jednak w lukę pomiędzy obydwoma bolidami i obyło się dodatkowej kraksy.

Na tor ponownie wyjechał samochód bezpieczeństwa i moment ten większość kierowców wykorzystała do odbycia pierwszych postojów. Tymczasem Ralf Schumacher nadał tkwił w swoim kokpicie, gdyż ze względu na siłę, z jaką nastąpiło uderzenie, konieczne było zachowanie wszelkich środków ostrożności. Operacja wyciągnięcia z kokpitu trwała około pięć minut, po czym Niemiec w karetce został przetransportowany do znajdującego się na torze centrum medycznego, a następnie do pobliskiego szpitala. Szczegółowe badania na szczęście nie wykazały żadnych poważniejszych obrażeń i skończyło się tylko na potłuczeniach oraz wstrząsie. W międzyczasie w związku z postojami znaczącym zmianom uległa kolejność kierowców. Na swojej dotychczasowej pozycji znajdował się tylko Michael Schumacher, a tuż za Niemcem znaleźli się czterej kierowcy, którzy zrezygnowali z odbycia w tym momencie postojów. Byli to Sato, Button, Webber i Montoya. Raikkonen na tor powrócił na szóstej pozycji, a tuż za nim znalazł się Barrichello. Brazylijczyk musiał czekać, aż najpierw mechanicy Ferrari obsłużą jego partnera i stracił przez to kilka dodatkowych sekund, co było równoznaczne z utratą kilku miejsc. Na pozostałych pozycjach jazdę kontynuowali Trulli, Panis, Heidfeld, Fisichella, Coulthard, da Matta i Baumgartner.

Jeszcze przed zjazdem z toru samochodu bezpieczeństwa jadący na czwartej pozycji Webber zdecydował się na zjazd do boksów. W trakcie tego postoju mechanicy z zespołu Jaguar wymienili przednie skrzydło w bolidzie Australijczyka, które mogło zostać uszkodzone po najechaniu na fragment roztrzaskanego na 10 okrążeniu Williamsa. Po postoju Webber znalazł się na ostatniej pozycji, a w międzyczasie z wyścigu wycofał się da Matta, gdyż skrzynia biegów zamontowana w jego aucie odmówiła w końcu całkiem posłuszeństwa. Wznowienie wyścigu nastąpiło pod koniec 19 okrążenia i tym razem towarzyszyła mu tylko jedna zmiana w kolejności kierowców. Jej autorem był Webber, który po wyprzedzeniu Baumgartnera awansował na 12 pozycję. Ze względu na większą ilość paliwa w baku Michael Schumacher nie był w stanie uciec podążającym za nim jak cień kierowcom z zespołu B.A.R. Ferrari sześciokrotnego mistrza świata było jednak tak ustawione, iż na prostych dysponowało większą prędkością i tylko na wewnętrznej, krętej części toru Indianapolis, gdzie wyprzedzanie jest bardzo trudne, ustępowało innym autom. W końcu Button i Sato zdecydowali się na odbycie pierwszych postojów kolejno na 24 i 25 okrążeniu, po których spadli na koniec stawki.

Sato szybko zabrał się do odrabiania strat, wyprzedzając Webbera już na 26 okrążeniu, a następnie także i Coultharda. Tymczasem Button nie spieszył się zbytnio z wyprzedzeniem Webbera, mijając dopiero kierowcę z zespołu Jaguar po tym, jak popełnił błąd na pierwszym zakręcie. Wkrótce jednak poznaliśmy przyczynę niezbyt szybkiej jazdy Buttona, który ze względu na awarię skrzyni biegów pod koniec tego okrążenia zjechał do boksów i nie powrócił już do wyścigu. Sato nie miał jednak żadnych problemów i na 27 okrążeniu wyprzedził Coultharda, a dwa okrążenia później także i Fisichellę, co zapewniło mu awans na ósmą pozycję. Pod koniec 29 okrążenia Raikkonen po raz drugi w tym wyścigu zjechał do boksów. W trakcie postoju Fin został wyprzedzony przez Barrichello, Trullego, Panisa, Heidfelda, Sato, Fisichellę, Coultharda oraz Webbera i na tor powrócił na 11 pozycji. W chwilę później Sato wyprzedził Heidfelda i był już szósty. Na kolejnym okrążeniu Raikkonen przystąpił do odrabiania strat, najpierw wyprzedzając Webbera, a następnie także i partnera z zespołu McLaren – Coultharda. Wkrótce Fin zaczął mieć jednak problemy z układem pneumatycznym silnika i konieczne było uzupełnienie zapasu sprężonego powietrza. Po odbyciu dodatkowego postoju Raikkonen spadł na ostatnie miejsce.

Pod koniec 35 okrążenia w boksach pojawił się w końcu ostatni kierowca, który na swoim koncie nie miał jeszcze ani jednego postoju – Montoya. Kolumbijczyk przed zjechaniem do boksów zajmował drugą pozycję, a w trakcie dosyć krótkiego postoju, wskazującego na konieczność zaliczenia jeszcze jednej wizyty w boksach w dalszej części wyścigu, został wyprzedzony przez Barrichello, Trullego, Panisa oraz Sato i na tor powrócił na szóstej pozycji. Kilka okrążeń później drugie postoje zaliczyli Baumgartner i Heidfeld. Baumgartner w trakcie postoju stracił tylko jedną pozycję (11) na rzecz Raikkonena, natomiast Heidfeld został wyprzedzony przez Fisichellę, Coultharda oraz Webbera i spadł na 10 pozycję. Na 40 okrążeniu Sato zaatakował Panisa na znajdującej się w środkowej części toru dłuższej prostej. Jadący na czwartej pozycji kierowca Toyoty nie obserwował chyba zbyt bacznie poczynań Japończyka i chciał go zablokować w momencie, gdy ten był już bardzo blisko. O mały włos nie doprowadziło to do mogącej mieć poważne następstwa kraksy, ale na szczęście obaj kierowcy w porę zorientowali się, co się święci i skręcili w przeciwne strony. Mimo to Sato i tak zdołał wyprzedzić Francuza. W chwilę później na ekranach telewizorów ukazała się informacja o tym, że incydent związany z bolidem nr 3 (Montoya) jest analizowany przez stewardów. Chodziło oczywiście o zamianę auta tuż przed rozpoczęciem wyścigu.

Na 42 okrążenia przyszła kolej na drugi postój w boksach dotychczasowego lidera wyścigu – Michaela Schumachera. Niemiec po powrocie na tor znalazł się za Barrichello i Trullim na trzeciej pozycji. Wkrótce drugie postoje odbyli również Trulli, Panis, Coulthard i Fisichella, którego do wcześniejszej wizyty w boksach zmusiła pęknięta tylna opona. W międzyczasie trzeci postój zaliczył Sato. Po 49 okrążeniach Schumacher zajmował drugą pozycję, a tuż za nim podążał mający na swoim koncie tylko jeden postój Montoya. Na kolejnych pozycjach jazdę kontynuowali Trulli, Sato, Panis, Webber, Coulthard, Raikkonen, Fisichella i Baumgartner. W międzyczasie z wyścigu odpadł Heidfeld, a było to następstwem awarii silnika. Pod koniec 50 okrążenia na drugi postój zjechał w końcu Barrichello. Po powrocie na tor Brazylijczyk znalazł się za swoim partnerem na drugiej pozycji i dzięki nowszym o kilka okrążeń oponom zaczął go szybko doganiać. Na początku 52 okrążenia był już tuż za tylnym spojlerem Schumachera, który dosyć szeroko wszedł w trzeci zakręt. Barrichello postanowił wykorzystać ten moment do zaatakowania po wewnętrznej, ale wówczas Schumacher postanowił w zdecydowany sposób zajechać mu drogę. Brazylijczyk musiał ratować się zahaczeniem o trawę, gdyż w przeciwnym razie doszłoby do kolizji pomiędzy dwoma bolidami Ferrari. W tym momencie Barrichello zdał sobie chyba sprawę, że wyprzedzenia partnera raczej nie będzie możliwe, albo został upomniany przez władze włoskiej stajni, gdyż więcej nie atakował już sześciokrotnego mistrza świata. Przypominało to bardzo sytuację z Kanady.

W międzyczasie pod koniec 51 okrążenia drugi postój zaliczył Webber. Po powrocie na tor Australijczyk był nadal siódmy. Cztery okrążenia później w boksach ponownie zjawił się Coulthard, gdyż po jego bolidem utkwił jakiś kawałek polistyrenu. Po pozbyciu się "intruza" Szkot powrócił do wyścigu, nadal zajmując dziewiątą pozycję. Dwa okrążenia później drugi i zarazem ostatni postój w boksach odbył Montoya. Kolumbijczyk po powrocie na tor znalazł się tuż za Panisem na szóstej pozycji, jednak na kolejnym okrążeniu ponownie skręcił do boksów, gdyż po długiej naradzie stewardzi doszli w końcu do wniosku, że zamiana bolidu przed rozpoczęciem wyścigu odbyła się niezgodnie z przepisami. Tym samym Kolumbijczyk został zdyskwalifikowany i cały jego trud związany z odrabianiem strat poszedł na marne. W międzyczasie trzeci postój w boksach zaliczył jadący na ostatniej pozycji Baumgartner.

Pod koniec 61 okrążenia w bolidzie prowadzonym przez Webbera nastąpiła awaria silnika. Australijczyk dojeżdżał do końca prostej startowej, gdy z tyłu Jaguara zaczęły wydobywać się płomienie. Towarzyszył temu również wyciek płynów, w tym prawdopodobnie oleju. Webber zjechał z toru i w momencie, gdy porządkowi przystąpili do gaszenia pożaru, pod koniec prostej startowej właśnie na rozlanym przez Webbera oleju Sato próbował wyprzedzić Trullego. Obaj kierowcy oczywiście nie zdołali w porę wyhamować na śliskiej nawierzchni i musieli skorzystać z pobocza, przy czym Sato mniej więcej po linii prostej wrócił na tor, natomiast Trulli wpadł w poślizg i dopiero po kilku sekundach kontynuował jazdę, ale już na czwartej pozycji. W międzyczasie Raikkonen odbył czwarty z kolei postój, a drugi ponadplanowy, spowodowany kolejną koniecznością uzupełnienia zapasu sprężonego powietrza. Po powrocie na tor Fina był nadal siódmy.

Ostatnim zdarzeniem w tegorocznym wyścigu na torze Indianapolis była awaria zawieszenia w bolidzie prowadzonym przez Fisichellę, będąca następstwem wcześniejszego pęknięcia opony. Włoch cztery okrążenia przed końcem wyścigu zjechał do boksów, a na ostatnią punktowaną pozycję awansował w tym momencie kierowca Minardi – Baumgartner. Do mety dojechało tylko ośmiu kierowców.