Kimi Raikkonen (McLaren), Fernando Alonso (Renault) i Jenson Button (B.A.R) utrzymali się na czołowych pozycjach podczas startu, a tuż za nimi znalazł się Jarno Trulli (Toyota), wyprzedzając ospale startującego Marka Webbera (Williams). Australijczyka zdołał także wyminąć Takuma Sato (B.A.R), jednak Japończyk nie cieszył się zbyt długo z piątej pozycji, gdyż w dalszej części pierwszego okrążenia został pokonany przez kierowcą Williamsa po stoczeniu z nim efektownego pojedynku. Na siódmej pozycji utrzymał się kierowca testowy McLarena, Alex Wurz, zastępujący w tym wyścigu Juana Pablo Montoyę, natomiast na ósmą pozycję aż z jedenastej awansował Jacques Villeneuve (Sauber), popisując się wręcz fenomenalnym startem. Kanadyjczyk wyprzedził Ralfa Schumachera (Toyota), Rubensa Barrichello (Ferrari) i Nicka Heidfelda (Williams) – ten ostatni stracił w sumie aż dwa miejsca, gdyż został dodatkowo wyprzedzony przez Barrichello. Dwa miejsca stracił także Ralf Schumacher, ulegając na drugiej prostej Giancarlo Fisichelli (Renault). Na 13 pozycji utrzymał się Michael Schumacher (Ferrari), a tuż za nim znalazł się Vitantonio Liuzzi, wyprzedzając tuż po starcie partnera z zespołu Red Bull, Davida Coultharda. Kolejność pozostałych kierowców po pierwszym okrążeniu była bez zmian, przy czym Felipe Massa (Sauber) ze względu na problemy z wrzuceniem pierwszego biegu, podczas startu został wyprzedzony przez obydwu kierowców Minardi, ale wkrótce udało mu się odzyskać 18 pozycję.

Na drugim okrążeniu Massa wyprzedził Tiago Monteiro, a trzy okrążenia później udało mu się również pokonać drugiego kierowcę Jordana, Naraina Karthikeyana i był już szesnasty. Na szóstym okrążeniu podążający na 11 pozycji Fisichella stracił na chwilę panowanie nad swoim bolidem i wypadł z toru. Niestety nie udało mu się uniknąć zderzenia z bandą i w ten sposób zakończył udział w domowym wyścigu. Przyczyną wypadnięcia z toru na pierwszy rzut oka mógł być błąd kierowcy, jednak jak wynika z wypowiedzi władz zespołu Renault, było to najprawdopodobniej następstwem problemów technicznych. Cztery okrążenia później pech dopadł także dotychczasowego lidera wyścigu, Raikkonena, w którego bolidzie awarii uległ wał napędowy. Przed odpadnięciem z walki Fin miał blisko trzy i pół sekundy przewagi nad Alonso, który na dziewiątym okrążeniu objął prowadzenie. Button miał już w tym momencie blisko osiem sekund straty do kierowcy Renault i mniej więcej taki sam dystans dzielił go od jadącego za nim Trullego. Z kolei tuż za kierowcą Toyoty w góra jednosekundowych odstępach podążali Webber, Sato, Wurz, Villeneuve i Barrichello. W międzyczasie z wyścigu odpadł także jeden z kierowców Minardi, Patrick Friesacher.

Na 16 okrążeniu podczas walki o 13 pozycję doszło do niewielkiej kolizji pomiędzy Massą i Coulthardem, w wyniku której z bolidu Brazylijczyka odpadł fragment przedniego skrzydła. Po odbyciu przymusowego postoju, związanego z koniecznością wymiany całego skrzydła, kierowca zespołu Sauber znalazł się za Monteiro na 16 pozycji. Na kolejnym okrążeniu pierwszy postój odbył także jadący dotąd na ósmej pozycji Barrichello. Kierowca Ferrari zaczął mieć problemy z instalacją elektryczną w swoim bolidzie, a ponieważ wizyta w boksach niestety na niewiele się zdała, Brazylijczyk wkrótce zakończył jazdę. W tym momencie Michael Schumacher zamykał pierwszą dziesiątkę, mając ponad pół minuty straty do lidera i zanosiło się na to, że włoską stajnię czeka kolejna porażka. Pod koniec 21 okrążenia pierwszą rundę planowych postojów zapoczątkowali Heidfeld, Ralf Schumacher, Monteiro i Albers – ten ostatni z powodu awarii skrzyni biegów nie powrócił już do wyścigu. Na kolejnym okrążeniu Sato w efektowny sposób wyprzedził Webbera tuż przed pierwszym zakrętem, awansując w ten sposób na czwartą pozycję. Z powstałego małego zamieszania próbował również skorzystać Villeneuve, ale nie udało mu się wyprzedzić Wurza.

Pozostali kierowcy pierwsze tankowania paliwa zaliczyli do 27 okrążenia włącznie, a jako jeden z ostatnich w boksach zjawił się Michael Schumacher, który mając wreszcie przed sobą pustą drogę narzucił wielkie tempo. W ciągu zaledwie kilku okrążeń kierowca Ferrari nadrobił tyle czasu, iż po wykonaniu postoju nadal zajmował trzecią pozycję, mając odpowiednio blisko 22 sekundy straty do Buttona i niewiele ponad pól minuty straty do prowadzącego Alonso. Innymi słowy w trakcie pierwszej rundy postojów siedmiokrotny mistrz świata zyskał aż siedem miejsc! Tuż za Schumacherem znalazł się Wurz, który dzięki dosyć późnemu postojowi także zdołał przeskoczyć Trullego i Webbera – obaj kierowcy wylądowali kolejno na szóstej i siódmej pozycji, mając przed sobą Sato. Najbardziej stratny był Trulli, którego w sumie przeskoczyli aż trzej kierowcy. Po 28 okrążeniach punktowaną ósemkę zamykał Villeneuve, a na kolejnych pozycjach jazdę kontynuowali Heidfeld, Ralf Schumacher, Liuzzi, Coulthard i Massa, który w trakcie pierwszej rundy postojów ponownie wyprzedził obydwu kierowców Jordana.

Na 30 okrążeniu Webber popełnił błąd podczas pokonywania szykany Variante Alta. Moment ten jadący tuż za kierowcą Williamsa Villeneuve bezlitośnie wykorzystał do awansowania na siódmą pozycję. Tymczasem strata Michaela Schumachera do Buttona zmalała do 18,5 sekundy, gdyż kierowca Ferrari pomimo pełnego baku nadal mknął z taką samą prędkością jak przed postojem. Pięć okrążeń później Niemiec miał już mniej niż 10 sekund straty do kierowcy B.A.R i szykowała się zacięta walka. W chwilę później rozstrzygnął się kolejny pojedynek pomiędzy Coulthardem i Massą, podczas którego znów doszło do niewielkiej kolizji, ale tym razem obyło się bez większych uszkodzeń i kierowca Saubera zdołał awansować na 12 pozycję. Drugą i zarazem ostatnią rundę postojów pod koniec 41 okrążenia zapoczątkował Monteiro. Na kolejnym okrążeniu drugi postój zaliczył dotychczasowy lider wyścigu, Alonso. W tym momencie na prowadzeniu znalazł się tymczasowo Button, mając już tuż za swoimi plecami Michaela Schumachera.

Pomimo dysponowania wyraźnie szybszym bolidem, Schumacher miał duże trudności z wyprzedzeniem Button i zanosiło się na to, że rozstrzygnięcie tego pojedynku nastąpi w boksach. Tymczasem Brytyjczyk na 47 okrążeniu popełnił niewielki błąd na wyjściu z zakrętu Acque Minerali, jadąc tuż za mającym już blisko okrążenie straty Webberem i to umożliwiło kierowcy Ferrari atak po wewnętrznej tuż przed szykaną Variante Alta, który zakończył się powodzeniem. Wkrótce obaj kierowcy zaliczyli ostatnie tankowania paliwa i w tym momencie na prowadzenie powrócił Alonso, jednak jego przewaga nad Schumacherem po 50 okrążeniach wynosiła już mniej niż półtorej sekundy, natomiast Button do kierowcy Renault tracił ponad 10 sekund.

Na czwartej i piątej pozycji utrzymali się Wurz i Sato, natomiast na szóstą pozycję awansował Villeneuve, przeskakując podczas drugiej rundy postojów Trullego. Tymczasem jadącego dotąd na ósmej pozycji Webbera przeskoczyli dwaj Niemcy, Heidfeld i Ralf Schumacher, zamieniając się przy okazji miejscami. Po wyścigu okazało się jednak, że młodszy z braci Schumacherów doprowadził do niebezpiecznej sytuacji zaraz po drugim postoju i do jego czasu doliczono na koniec 25 sekund kary. W tej sytuacji na ostatniej punktowanej pozycji sklasyfikowany został Heidfeld. Kolejność pozostałych kierowców po zakończeniu ostatniej rundy postojów była bez zmian.

Końcówka tegorocznego wyścigu o Grand Prix San Marino to wspaniała walka pomiędzy Alonso i Schumacherem o prowadzenie, która być może nie zakończyła się udanym atakiem, ale obaj kierowcy popisali się wielkim kunsztem jazdy – w przypadku Alonso defensywnej, a w przypadku kierowcy Ferrari ofensywnej. Tego typu walki aż do ostatnich metrów w Formule 1 nie widzieliśmy już dosyć dawno. Był to z pewnością jeden z najbliższych nie wymuszonych finiszów w historii tego sportu, jako że obydwu kierowców dzieliła na koniec niespełna ćwierć sekundy różnicy! Obyśmy tego typu obrazki oglądali częściej w tym sezonie.