Nach den turbulenten ersten Runden des Japan-GP, in denen Sebastian Vettel durch die Technik sowie Carlos Sainz und Marcus Ericsson durch Abflüge ausgefallen waren, lieferten sich Polesetter Lewis Hamilton und Max Verstappen eine spannende Jagd. Der Red Bull Racing-Pilot, der sich vom vierten Startplatz schnell auf die zweite Position vorgearbeitet hatte, bog im 22. Umlauf an die Box ab, um mit einer sogenannten Undercut-Strategie am WM-Leader vorbeizukommen. Mercedes reagierte und holte Hamilton eine Runde später auch rein. Beide wechselten auf die weichen Reifen und Verstappen schaffte es durch den früheren Stopp, näher an den Spitzenreiter ranzukommen. Weil die Beiden an der Box waren, durfte sich Daniel Ricciardo über drei Führungsrunden freuen, dann holte auch der Australier einen frischen Reifensatz der weiche Mischung. Der neue Führende war Valtteri Bottas, der seinen Teamkollegen Hamilton in der 28. Runde Platz für seinen Teamkollegen machte, weil sich dieser über Funk beschwerte, dass er am Heck des Finnen sowohl an Tempo einbüsse als auch seine Reifen ruiniere. Bottas bog seinerseits in der 30. Runde an die Box ab, womit Verstappen wieder der erste Verfolger von Hamilton war. Nach 32 Runden führte Hamilton das Feld vor Versteppen, Ricciardo, Bottas, Nico Hülkenberg, Kimi Räikkönen, Esteban Ocon, Sergio Pérez, Jolyon Palmer, Felipe Massa, Kevin Magnussen, Romain Grosjean, Pierre Gasly, Lance Stroll, Fernando Alonso, Stoffel Vandoorne und Pascal Wehrlein an. Während es Räikkönen an Hülkenberg vorbei schaffte, durften sich die beiden McLaren-Honda-Stars Alonso und Vandoorne am Heck des mit Mercedes-Power bewaffneten Stroll die Zähne ausbeissen. Erst im 36. Umlauf erlöste der Teenager das Woking-Duo, indem er an die Box abbog. Eine Runde später holte sich auch Hülkenberg frische Reifen, was ihn bis auf den 13. Rang zurückwarf. Der Deutsche liess sich davon nicht beirren und kämpfte sich bald in der Haarnadel-Kurve innen an Toro Rosso-Rookie Gasly vorbei. Der Franzose verbremste sich vor lauter Schock und musste wegen eines Bremsplattens an die Box abbiegen. Noch schlimmer erging es Hülkenberg, dessen Heckflügel nicht mehr zurückklappte, warum er wieder an die Box musste. Dort musste der Pechvogel seinen Renner schliesslich abstellen. Eine bittere Pille gab es auch für Massa, der in Runde 43 in der zweiten Kurve gleich beide Haas-Piloten an sich vorbeiziehen sah. In Runde 46 führte Hamilton vor Verstappen, Ricciardo, Bottas, Räikkönen, Ocon, Pérez, Magnussen, Grosjean, Massa, Alonso, Palmer, Gasly, Stroll, Vandoorne und Wehrlein an. In Runde 46 wurde es noch einmal spannend, denn Stroll war plötzlich in den S-Kurven mit einer gebrochenen rechten Vorderrad-Aufhängung unterwegs. Der Kanadier hatte keine Kontrolle mehr über seinen Renner und hätte fast noch Ricciardo abgeschossen, als er geradeaus durchs Kies und wieder auf die Strecke pfeilte. Der Teenager musste seinen Dienstwagen am Streckenrand abstellen. Rennleiter Charlie Whiting entschied sich, das virtuelle Safety-Car auf die Strecke zu schicken, bis der gestrandete Williams von der Piste geräumt war. Drei Runden vor Schluss wurde das Rennen wieder freigegeben und die GP-Stars gaben wieder Gas. Hamilton beklagte sich über Vibrationen und Verstappen kam wieder näher ran. Doch die Überrundeten verhinderten, dass der Niederländer eine echte Angriffschance hatte. An der Spitze änderte sich deshalb nichts mehr, Hamilton freute sich über seinen 61. GP-Sieg vor dem Red Bull Racing-Duo Verstappen und Ricciardo. Auch für die beiden Samstags-Crashpiloten Bottas und Räikkönen gab es Punkte, genauso wie Ocon, Pérez, Magnussen, Grosjean und Massa. Alonso, Palmer, Gasly, Vandoorne und Wehrlein komplettierten die Ergebnisliste. Die Regelhüter kündigten kurz vor Schluss an, Alonsos Verhalten genauer unter die Lupe zu nehmen, weil dieser die blauen Flaggen beim Überrunden zu lange ignoriert hatte.