A rajtnál úgy tűnt, Vettel nem jól foglalta el a helyét a második rajtkockán, de a mezőny ennek ellenére elindulhatott. Hamilton megtartotta a vezető pozíciót, mögötte Vettel, Valtteri Bottas (finn, Mercedes) volt a sorrend az első kanyarban.
A negyedik körben Antonio Giovinazzi (olasz, Sauber) a célegyenesben megcsúszott és a falnak csapta a versenyautóját, ezért a versenybírák a pályára küldték a biztonsági autót. A pilóták nagy többsége ezt a periódust használta arra, hogy a felszáradó, félig nedves aszfaltra alkalmas gumikat lecserélje a száraz felületen alkalmazott abroncsokra.
A Safety Car a nyolcadik körben engedte útjára a mezőnyt, ekkor Hamilton, Daniel Ricciardo (ausztrál, Red Bull), Max Verstappen (hollandf, Red Bull) volt az első három sorrendje, majd a két Ferrari következett Kimi Räikkönen (finn), Vettel sorrendben.
A 11. körben Verstappen megelőzte Ricciardót és üldözőbe vette az élen száguldó Hamiltont, közben Räikkönen és Vettel nagy csatába keveredett Ricciardóval a harmadik helyért.
Vettel a 20. körben egy határozott manőverrel megelőzte Räikkönent, majd két körrel később látványos és agresszív módon lehagyta Ricciardót is. A Ferrari német versenyzője a 29. körre Verstappent is utolérte, s kihasználva, hogy a holland pilóta autóján kopottak a gumik, megelőzte riválisát, így feljött másodiknak.
Ezután a Red Bull pilótáinak kerékcserére kellett kiállniuk a boxba, a 35. körben pedig Vettel is így tett, két körrel később aztán a versenyben magabiztosan vezető Hamilton is új abroncsokat kapott.
A hajrában Hamilton magabiztosan őrizte meg az első helyet, Vettel másodikként zárt, Verstappen pedig – bár csapattársa, Ricciardo az utolsó körökben komoly védekezésre kényszerítette – megtartotta a harmadik pozíciót Shanghajban.
A 32 éves Hamiltonnak ez volt pályafutása 54. futamgyőzelme, a vb-címvédő Mercedes istálló pedig így sikerrel ünnepelte a 150. F1-es versenyét.
A vb egy hét múlva, a Bahreini Nagydíjjal folytatódik.
A Kínai Nagydíj pontszerzői: 1. Hamilton, 2. Vettel, 3. Verstappen, 4. Ricciardo, 5. Räikkönen, 6. Bottas, 7. Carlos Sainz Jr. (spanyol, Toro Rosso), 8. Kevin Magnussen (dán, Haas), 9. Sergio Perez (mexikói, Force India), 10. Esteban Ocon (francia, Force India).
A vb-pontversenyek élcsoportja 2 futam után (még 18 van hátra): pilóták: 1. Vettel 43 pont, 2. Hamilton 43, 3. Verstappen 25, 4. Bottas 23, 5. Räikkönen 22, 6. Ricciardo 12, 7. Sainz 10, 8. Felipe Massa (brazil, Williams) 8, 9. Perez 8, 10. Magnussen 4; csapatok: 1. Mercedes 66 pont, 2. Ferrari 65, 3. Red Bull 37, 4. Toro Rosso 12.
