Hamilton blei først sitjande bak Sebastian Vettel, men bytte til ein annan strategi for å komme seg fram. Tyskaren var tredje før Valtteri Bottas og Kimi Raikkonen, som var Williams. Resultatet tyder at Rosberg har redusert fordelen til Hamilton i mesterskapet til 20 poeng, medan Vettel er 31 poeng bak i tredjeplassen. Det var den mest dominerande grandprisen til Mercedes sidan det første kappløpet i Australia. Ferrari hadde kome til denne helgen med ein stor oppgradering, med endringar på nesten alle aerodynamiske overflate av bilen, men Mercedes var kanskje lenger framfor enn dei hadde vore i heile sesongen. Rosberg omdannte pole posisjonen si til ein leiing i det første kurvet og kryssa rett og slett inn i avstand medan Vettel heldt opp Hamilton bak han. Mercedes oppfordra Hamilton til å prøve å gå forbi Ferrari, men han sa til laget at det var umogleg å koma nær nok til å overgå på pit rett, sjølv med hjelp av DRS overtaking aid. Mercedes bestemte seg for at det beste alternativet var å gje Hamilton ein klar bane, og sa til han at dei ville bytte til ein tre-stopp-strategi og prøva å overgå Vettel på slutten av løpet. Men Hamilton trengde ikkje å overgå Ferrari på banen. Tjue sekund bak, hadde Hamilton skurt forsetet til Vettel i halv, då Ferrari-føraren gjorde det andre og siste stoppet åt omgange seinare. Vettel kom tilbake 13,5 sekund bak Hamilton, som heldt fram med å trekkja bort til han var 23 sekund fram til det siste stoppet på omgange 51, som var komfortabelt nok til å la han koma framfor Ferrari. No 17 sekundar bak Rosberg, fant Hamilton sjansane sine til å få tak i lagsvennen sin for seieren, men han vart fortalt av ingeniøren Peter Bonnington at han hadde for mykje å gjera og å "konsolidera" andreplassen. Hamilton pressa Bonnington og sa: "Er det umogleg?" Han vart sagt: "Ja, det er umogleg. Han vil svara om vi løfter fram". "Perfekt helg", sa Rosberg. "Bilen har vore fantastisk - heile helgen". Hamilton sa: "Eg hadde ei dårleg start, hadde mykje romsspinn, men det var eit godt kappale. Nico gjorde eit fantastisk jobb og eg var berre takknemlig for at eg kunne koma opp til andre. Dette var ein vanskeleg helg for meg og eg skal ta dette". Bak Vettel i kappale, kom Bottas til fjerdeplass, og kjempte mot ei streng utfordring frå Ferrari sin Raikkonen i dei siste omløpa. Ferrari vendte dekkstrategien til Raikkonen, og sette han på det "hårde" dekket for midten av stinta, i staden for å ta den tradisjonelle vegen til å forlate det til slutten av løpet. Carlos Sainz frå Toro Rosso gjekk forbi Daniil Kvyat frå Red Bull for niandeplassen i det første hjørnet i det siste rundan. Stjærmennene etterforskte hendinga fordi Sainz gjekk ut av banen gjennom kurve to då han fullførte flytet - å få ein fordel ved å forlate banen er forbodt - men dei bestemte seg for å ikkje ta nokon vidare handling. Tre runder før, gjekk Sainz reint forbi lagkamerat Max Verstappen for tiandeplassen. Sainz hadde vore på "medium"-dekk i det siste stintet medan Verstappen var på "hardt". Hollendaren sprang brei i den siste vrimlande delen av banen på omgang 62 og Sainz kunne drafta forbi på rett. Fernando Alonso, som var med på laget, kom 12 i første stint, men gjekk opp til sjuande på eit tidspunkt på grunn av eit sein første pitstop, men han gjekk tilbake frå 14. plass etter å ha bremset.
Nico Rosberg vann den spanske Grand Prix-krigen då Lewis Hamilton, som var med på Mercedes, tok seg av med ein langsom start og kom på andreplass.