A 29 éves Rosbergnek ez volt pályafutása kilencedik futamgyőzelme, az idén pedig először diadalmaskodott. Mögötte a brit Hamilton ért célba másodikként, míg a dobogó alsó fokára a négyszeres vb-győztes Sebastian Vettel, a Ferrari német pilótája állhatott fel Barcelonában.
A rajtnál Rosberg magabiztosan megtartotta a vezető pozíciót, Hamiltont azonban ketten is megpróbálták megelőzni, de ez csak Vettelnek sikerült, így az első kör végén Rosberg, Vettel, Hamilton volt az első három sorrendje. Hamiltont a 13. körben a boxba hívta kerékcserére a Mercedes, de a szerelők a bal hátsó guminál pepecseltek egy kicsit, így a brit vb-címvédő ennél a kiállásnál nem jutott valódi előnyhöz Vettellel szemben.
A Ferrari német pilótája egy körrel később kapott új abroncsokat, s visszajött Hamilton elé. Rosberg az élről a 15. körben állt ki kerékcserére, s gond nélkül visszaállt a vezető pozícióba. A második boxkiállások sorát szintén Hamilton kezdte meg, ő a 32. körben kapott új gumikat, Vettel viszont csak a 41. körben járt másodszor a Ferrari-szerelőknél. A magabiztosan vezető Rosberg a 46. körben állt ki a második kerékcseréjére, s bár Hamilton átvette tőle a vezetést, ennek nem volt jelentősége, a britnek ugyanis még egyszer ki kellett mennie a boxba. Hamilton az 51. kör végén harmadszor is új abroncsokat kapott, s a Mercedes stratégiája sikeresnek bizonyult, a vb-címvédő ugyanis Vettel elé, a második helyre ért vissza a pályára.
A hajrában a Mercedes kettős sikerét már semmi nem veszélyeztette, Vettel megtartotta a harmadik helyet, a negyedik pozícióban pedig a remek versenyt teljesítő finn Valtteri Bottas (Williams) ért célba. A vb két hét múlva, Monacóban folytatódik.
