9月9日，2012年F1意大利站正賽在蒙扎賽道進行。邁凱輪車隊的漢密爾頓一路領先奪得冠軍。索伯車隊的佩雷茲利用保胎策略獲得亞軍。法拉利車隊阿隆索第十位發車帶回季軍，馬薩第四名。萊科寧和舒馬赫分獲第五、六名。維泰爾和巴頓遺憾品嘗退賽苦果。

　　邁凱輪車隊包攬發車前排，漢密爾頓桿位，巴頓第二。法拉利車隊馬薩獲得本賽季最佳的第三位發車。舒馬赫、維泰爾、羅斯伯格和萊科寧排在第四至第七位。阿隆索因為排位賽第三節遇到賽車故障發車位僅排在第十位。韋伯第11位發車。

　　法拉利車隊馬薩發車迅猛，在直到上超過巴頓，一號彎處向漢密爾頓發動進攻未果，但仍搶佔到第二位，巴頓推至第三位。阿隆索在一圈之後升至第七位，第二圈超越萊科寧後升至第六位。3圈過後，漢密爾頓領先馬薩2秒，領先巴頓3秒。

　　維泰爾和阿隆索分別在第三圈和第六圈超越舒馬赫，分別升至第四位和第五位。舒馬赫與萊科寧排在第六位和第七位。漢密爾頓以每圈0.3秒的優勢擴大領先距離，十圈之後，他領先馬薩3.4秒，領先巴頓和維泰爾5.5秒和6。5秒，領先阿隆索8.7秒。以上五位車手形成第一集團。

　　第14圈，羅斯伯格率先進站換胎，隨後舒馬赫也進站換胎，兩位車手都換下軟胎換上硬胎。第17圈萊科寧進站，同樣換上硬胎。第18圈，馬薩圈速驟降1秒，接下來一圈被巴頓超過。邁凱輪再次佔據前兩名。馬薩第19圈進站換上硬胎。第20圈維泰爾與阿隆索同時進站，兩人都換上硬胎，相互次序不變。第22-23圈，巴頓和漢密爾頓先後進站，兩人都換上硬胎。

　　第24圈，沒有進站的佩雷茲暫時領跑。漢密爾頓、巴頓二三位，馬薩第四。第五位的維泰爾遭到阿隆索猛攻，但他的防守也很頑強。第29圈，漢密爾頓超越佩雷茲，回到頭位。阿隆索也在同一圈超越維泰爾，升至第五位。佩雷茲第29圈完成首次進站，回來排在第8位。

　　第32圈，賽會幹事處罰維泰爾通過維修站，因為他在前面防守阿隆索時把對手逼出了賽道。維泰爾受罰後從第五位下降至第九位。第34圈，巴頓的賽車出現故障，在第二位的位置上遺憾退賽。索伯車隊的佩雷茲在超越萊科寧之後，名次升至第四位。

　　第39圈，阿隆索追至馬薩車尾，並在第40圈的一號彎超越隊友，阿隆索升至第二位。

　　比賽尾聲，“保胎王”佩雷茲不斷做出最快圈速，他以每圈比對手快一秒的優勢前進。佩雷茲先是在第44圈超越馬薩，升至第三位。隨後在第46圈超越阿隆索，升至第二位。而紅牛車隊的維泰爾在第48圈退賽，賽車引擎出現故障。

　　最終，漢密爾頓一路領先奪得意大利大獎賽冠軍。索伯車隊的佩雷茲策略奏效獲得亞軍。法拉利車隊阿隆索季軍，馬薩獲得賽季最好的第四名。萊科寧和舒馬赫獲得第五和第六位。維泰爾和巴頓兩位世界冠軍品嘗退賽苦果。