Fernando Alonso werd de eerste man die twee races won in 2012 op de Europese Grand Prix in Valencia, zijn eerste thuisoverwinning sinds de Spaanse Grand Prix van 2006. Als elfde moest hij zijn weg door het verkeer zoeken, waarbij hij nauwelijks contact tussen Bruno Senna en Kamui Kobayashi vermijdde toen Sebastian Vettel zich van het veld bevrijdde om een voorsprong van twintig seconden te krijgen bij de eerste ronde van stops. Vettel's voorsprong werd tenietgedaan toen Heikki Kovalainen en Jean-Éric Vergne contact maakten, waardoor de safety car werd ingezet om puin van het circuit te verwijderen. Alonso werd derde bij de herstart en nam een fout van de tweede geplaatste Romain Grosjean aan om de achtervolging tegen Vettel te leiden. Vettel trok zich weer terug, maar zijn voorsprong was van korte duur, omdat hij zijn aandrijving verloor en zijn motor in ronde 33 uitviel. Grosjean probeerde Alonso uit te dagen, maar werd zeven ronden later gedwongen uit de race te stappen met een alternatorprobleem, waardoor Alonso in de kop stond, vier seconden voor Lewis Hamilton en Kimi Räikkönen. Toen de race de laatste ronden inging, dwong Räikkönen zich een weg langs Hamilton om de tweede plaats te behalen, maar de pogingen van Pastor Maldonado om de derde plaats te behalen eindigden met Hamilton in de barrière en een gebroken neus voor de Williams-coureur. Maldonado eindigde als tiende, maar kreeg na de race een doorrijdenstraf en werd twaalfde ingedeeld. Ondertussen begonnen Michael Schumacher en Mark Webber zich een weg te banen door een late pitstop en haalden gemakkelijk de kleine puntenposities af en maakten gebruik van de Maldonado-Hamilton-botsing om derde en vierde te eindigen achter Alonso en Räikkönen. Het was Schumachers eerste podium sinds de Chinese Grand Prix van 2006.
Ik weet het. Alonso's overwinning versterkte een voorsprong van twintig punten in het kampioenschap, terwijl Vettel's aftreden hem naar de vierde plaats in het totaal verlegde, zesentwintig punten achter Alonso.