Lewis Hamilton ultrapassou o companheiro Valtteri Bottas na 20ª das 66 voltas e ganhou o Grande Prêmio de Portugal, no circuito de Portimão, na segunda vitória no atual campeonato e 97ª da carreira do piloto inglês da Mercedes. Depois de Bottas, Hamilton passou por Max Verstappen, para chegar ao segundo lugar, e por Sergio Perez, para assumir a liderança da corrida. Bottas, que na penúltima fez a volta mais rápida da corrida (1m19s865) acabou na terceira colocação. O segundo lugar foi ocupado por Max Verstappen, que, na última, teve uma volta melhor do que a de Bottas (1m19s849) anulada por ter excedido os limites da pista na curva 14. Sergio Perez, da Red Bull, foi o 4º colocado, depois de liderar a prova da volta 38 à 51, e de retardar a troca de pneus para a volta 53.
Lando Norris voltou a ser o líder do pelotão intermediário, terminando na 5ª posição. Charles Leclerc foi o 6º; Esteban Ocon, o 7º, e Fernando Alonso, 8º. Daniel Ricciardo e Pierre Gasly completaram a zona de pontuação.
Antes da corrida, o céu tinha algumas nuvens, mas sem ameaça de chuva, e temperatura do asfalto era de 40 graus.
Na largada, Bottas defendeu bem a pole position e Hamilton e Verstappen também mantiveram os segundo e terceiro lugares, respectivamente. Ainda na primeira volta, Perez perdeu posição para Sainz; Norris passou por Ocon e Daniel Ricciardo pulou de 16º para 13º. Alonso chegou a ganhar posições, mas errou a freada na curva 5 e caiu para 15º.
Ainda na primeira volta, Raikkonen atropelou o companheiro Antonio Giovinazzi, teve uma peça do carro quebrada e foi obrigado a deixar a corrida. O acidente provocou a entrada do safety car, para que fossem retirados detritos da pista. Após a saída do carro de segurança, na volta 7, Verstappen atacou e ultrapassou Hamilton, subindo ao segundo lugar; Norris passou por Perez para ser o 4º e Sainz caiu para 6º lugar.
Bottas não conseguiu estabelecer uma vantagem confortável, mas resistiu aos ataques de asa aberta de Verstappen, que, na volta 11, levou o troco de Hamilton. Ele tentou reagir, mas o inglês não lhe deu chance de recuperação.
Depois de baixar seguidamente a desvantagem, na volta 20, na curva 14, por fora, Hamilton, numa manobra espetacular, ultrapassou Bottas e, a essa altura, além dos dois, ocupavam os 10 primeiros lugares Verstappen, Perez, Norris, Sainz, Leclerc, Ocon, Gasly e Ricciardo.
Na volta 22, Sainz foi o primeiro a parar, colocando pneus médios, e cai várias posições, dando chance a entrada na zona de pontuação de Alonso, Stroll e Norris. Na volta 33, metade da corrida, depois das paradas de Ocon, Gasly e Leclerc, os 10 primeiros eram Hamilton, Bottas, Verstappen, Perez, Ricciardo, Alonso, Stroll, Norris, Sainz e Leclerc.
Verstappen foi o primeiro dos líderes a parar, na 36, colocando pneus duros, e na volta seguinte ultrapassou Bottas para ser terceiro, atrás de Sergio Perez, o 2º. Na volta 38, Hamilton parou, colocando pneus duros, com os quais foi até o final, e voltou em segundo. Bottas parou na volta seguinte e retornou atrás de Perez, Hamilton e Verstappen.
Na volta 44, Ocon passou por Sainz, para ser terceiro; na 48 Ricciardo deu um x em Gasly, para manter a 9ª colocação, e Alonso também ultrapassou o francês, subindo para 10º.
Na volta 51, com asa aberta, Hamilton passou por Perez, reassumindo a liderança, e na 53, Perez foi o último a fazer troca de pneus, permitindo que Verstappen e Bottas ocupassem as segunda e terceira posições, respectivamente. As demais posições da zona de pontuação eram ocupadas por Perez, Norris. Leclerc. Ocon, Sainz, Alonso e Ricciardo, mas voltas nas finais Sainz caiu para 11º, permitindo a subida de Gasly para 10º.
Nas três últimas voltas, a Mercedes e a Red Bill travaram uma verdadeira batalha pelo ponto extra da volta mais rápida. Na 64, Bottas parou para colocar pneus macios e, na 65, fez 1m19s865, que era então o melhor tempo da corrida. Também na volta 65, Verstappen parou para colocar os pneus macios e no giro final, fez um tempo melhor que o rival da Mercedes: 1m19s849. Essa marca, todavia, foi anulada pela direção da prova, por desrespeito aos limites da pista e o tempo de Bottas prevaleceu.
A classificação final da corrida ficou assim:
| Posição | Piloto | Equipe | Tempo |
| 1º | Lewis Hamilton | Mercedes | 1h34m31s421 |
| 2º | Max Verstappen | Red Bull | a 29s148 |
| 3º | Valtteri Bottas | Mercedes | 33s530 |
| 4º | Sergio Perez | Red Bull | 39s735 |
| 5º | Lando Norris | McLaren | 51s369 |
| 6º | Charles Leclerc | Ferrari | 55s781 |
| 7º | Esteban Ocon | Alpine | 1m03s749 |
| 8º | Fernando Alonso | Alpine | 1m04s808 |
| 9º | Daniel Ricciardo | McLaren | 1m15s369 |
| 10º | Pierre Gasly | AlphaTauri | 1m16s463 |
| 11º | Carlos Sainz | Ferrari | 1m18s955 |
| 12º | Antonio Giovinazzi | Alfa Romeo | 1 volta |
| 13º | Sebastian Vettel | Aston Martin | 1 volta |
| 14º | Lance Stroll | Aston Martin | 1 volta |
| 15º | Yuki Tsunoda | AlphaTauri | 1 volta |
| 16º | George Russell | Williams | 1 volta |
| 17º | Mick Schumacher | Haas | 2 voltas |
| 18º | Nicholas Latifi | Williams | 2 voltas |
| 19º | Nikita Mazepin | Haas | 2 voltas |
| Não completou | |||
| Kimi Raikkonen | Alfa Romeo | 2- acidente | |
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