A szombati időmérővel ellentétben a futam száraz pályán indult, és a 30 fok feletti hőmérséklet is megvolt, ami az autóknak talán kedvezett, de a pilótáknak ez nagyon megterhelő.
Az akció már a lámpák kialvása előtt beindult, ugyanis Pedro de la Rosa autója nem bírta ki még a felvezető kört sem. A rajt is izgalmasra sikerült, az élmezőnyben is történtek változások. Mark Webber indult az élről, mögüle a 3. kockából pedig Sebastian Vettel lőtt ki, és a mind a ketten alaposan állva hagyták Nico Rosberget, majd Vettel végül egy merész húzással még a csapattársát is megelőzte, ami után az ausztrál már nem tudott visszatámadni.
A mezőny végére keveredett Ferrarik és McLarenek sem sokat várakoztak, rögtön nekiestek a körülöttük lévő lassabb autóknak, négyük közül is Lewis Hamilton volt a legagresszívebb, hiszen míg riválisai beragadtak a Toro Rosso autói mögé, a 13-14-15. helyekre, addig ő gyorsan áthámozta magát előbb a spanyol, majd a svájci versenyzőn, és nekiesett Vitalij Petrovnak, akit egy apró hiba miatt rögtön át is ugrott, de a Renault versenyzője hamar visszavette a pozícióját. A következő körökben a 2008-as világbajnok tovább próbálkozott az orosz újonccal, és végül sikerült ismét megelőznie, de Hamiltonnak csak 3 irányváltással sikerült maga mögött tartania az egyenesben - amit a szabályok nem engednek meg, de végül egy figyelmeztetéssel megúszta.
Eközben az újonc csapatok elkezdték vívni a különmeccsüket, ezúttal Timo Glock és Jarno Trulli jóvoltából, de ez végül abba torkollott, hogy Glock a negyedik körben feladni kényszerült a futamot. Rajta kívül Michael Schumacher, Kobajasi Kamui, Vitantonio Liuzzi és Petrov versenye is befejeződött - mindegyiküknél műszaki probléma miatt.
Az élen eközben megkezdődtek a kerékcserék, de nem befolyásolták sokban a sorrendet, bár Webber veszélyes lehetett volna Vettelre, de a szerelőinek köszönhetően bukott néhány másodpercet, így könnyedén egymás mögé álltak vissza. Hamilton ugyan átmenetileg beékelődött közéjük, de csak mert ő később cserélt friss abroncsokra, így valós fenyegetést nem jelentett a Red Bullokra. Hátrébb Button már korán kiment új gumikért, így ő alaposan leszakadt a Ferrariktól, de így legalább nem tartották fel, így a saját tempójában lassan zárkózott vissza Alonsoékra, majd miután a Ferrarik is kiálltak - előbb Massa, majd néhány körrel később Alonso is - sikerült eléjük kerülnie.
Ekkor a pontszerzők sorrendje Vettel, Webber, Rosbreg, Kubica, Sutil, Hamilton, Button, Massa, Alonso és Alguersuari volt, és mivel normál esetben kiállás már senkinek sem volt hátra, ezért a versenyzők igyekeztek a pályán változtatni ezen. A két Red Bullt senki sem zavarta, valamint Rosberg és Kubica is nyugodtan autózhatott, de Hamilton keményen támadta Sutilt, valamint Massa sem kímélte Buttont, miközben Alonso is zárkózott fel rájuk.
Sutil gyönyörűen védte a pozícióját, így a 2008-as világbajnoknak esélye sem volt megelőzni, míg hátrébb a címvédő ugyanezt tette Massával, azonban a Ferrarisnak végül a rámenősségének köszönhetően sikerült megelőznie a McLarenest, és üldözőbe vette Hamiltont is, de őt már nem tudta befogni. Eközben a regnáló világbajnok megkapta a nyakába Fernando Alonsot, akit valószínűleg csak annak köszönhetően tudott maga mögött tartani, hogy a spanyol klasszis váltójával gondok voltak, és így is erőltette ugyan az előzést, de mindig lecsúszott az ívről, majd egy nagyon határozott, de elrontott manővernek köszönhetően sikerült végeleg elintéznie a rakoncátlankodó váltót, így az utolsó előtti körben feladni kényszerült a küzdelmet.
A befutónál tehát a Red Bull Racing kéttős győzelmét nem akadályozta meg a technika ördöge, így Vettel végre megszerezte az első futamgyőzelmét, amire már az előző két versenyen is neki állt a zászló, míg Webber gondoskodott róla, hogy a csapat a maximálisan megszerezhető pontszámmal távozhasson Malajziából. Nico Rosberg megszerezte a Mercedes GP első dobogós helyezését, Robert Kubica pedig megmutatta, hogy a Renault még mindig tud versenyképes autót építeni, bár még messze nem ők a leggyorsabbak. Sutil behozta a Force Indiát az 5. helyre, úgy látszik a kiscsapatnak most már bérelt helye van a pontszerzők között, míg Hamilton kiérdemelte a legerőszakosabb és legeredményesebb felkapaszkodó címét, hiszen a 20. helyről rajtolva a 6-on végezni nagyon jó eredmény. Mögötte Massa a hátulról rajtolók különversenyének második helyezettje lett, és végül a 8. hellyel Button lett az utolsó hármuk közül - hiszen Alonso kiesett. Ennek köszönhetően Alguersuari lett a 9., két pontot szerezve ezzel, míg Nico Hülkenberg lett az utolsó pontszerző, egyetlen egységet gyűjtve a Williamsnek.