7月5日現地時間午後3時10分、2020年の第1戦オーストリアGPの決勝がスタートした。
気温は前日よりさらに上昇して28度、路面温度は55度にも達した。
予選Q3のルイス・ハミルトン（メルセデス）の最終コーナーコースオフは審議の結果タイム削除、Q3最後の黄旗無視はお咎めなしとなったが、レース直前になってレッドブル・ホンダが後者の裁定に対して抗議し再聴聞が行われた。
360度カメラの映像が新証拠となってマーシャリングシステムに黄色シグナルが灯っていたことが確認され、ハミルトンには通常の黄旗無視の通例に則って3グリッド降格ペナルティが科され、ハミルトンは5番グリッドへ。代わってマックス・フェルスタッペン（レッドブル・ホンダ）がフロントロウの2番グリッド、ランド・ノリス（マクラーレン）が3番グリッド、アレクサンダー・アルボン（レッドブル・ホンダ）が4番グリッドからスタートすることとなった。
Q3に進出した上位10台のうち9台はソフトタイヤでスタートに臨み、フェルスタッペンだけがミディアムタイヤを履く。一方、11番グリッド以下は全車がミディアムでスタートに臨んだ。
スタートではポールポジションのバルテリ・ボッタス（メルセデス）が好発進を切ってホールショットを奪い、後方ではノリスがフェルスタッペンに並びかけてターン1に入っていくが、黄色のソーセージを超えてワイドになり、フェルスタッペンが2番手を確保。その後もノリスはフェルスタッペンに挑んでいくが、ミディアムタイヤのフェルスタッペンは確実に2番手を確保していった。その後方はアルボン、ハミルトン、ペレス、ルクレール、サインツと続き、3周目にはアルボンとハミルトンがノリスをかわして3番手・4番手に浮上する。
ボッタスはリードを2秒以上に広げていき、タイヤ戦略が異なるフェルスタッペンも無理はせずに後ろとのギャップを見ながら走行していく。中団トップの5番手はノリスが死守するがその背後にはペレス、ルクレールが続き、ルクレールはペレスのエンジンから上がるオイルの白煙に悩まされていると訴える。
ハミルトンは3番手のアルボンにテールトゥノーズで走るが、なかなか仕掛ける決定機は訪れない。しかし9周目のターン4でDRSを使ってアウトからバスし3番手に浮上した。
11周目のターン1手前でパワーユニットのセッティング変更を施した瞬間、フェルスタッペンのマシンは電源がシャットダウンしてスローダウン。セッティング変更を施して復帰を試みるがアンチストール機能がオンになったままとなり、ピットに戻って再起動するが復帰は出来ずリタイアを余儀なくされた。
これで首位はボッタス、7秒後方に2番手ハミルトン。3番手アルボンはこれについていくことができず、ハミルトンから毎周0.5秒ずつ徐々に離されていく。ノリス、ペレス、ルクレール、サインツは同じようなギャップでタイヤを労りながら走行を続ける。その後方は8番手ストロール。9番手ベッテル、10番手リカルドとなり、アルファタウリ勢がこれにつづく。
17周目にリカルドがスロー走行となりピットに戻ってリタイアした一方、18周目にはベッテルがターン3手前でストロールを抜いて8番手へ。20周目にはさらにストロールがセンサートラブルでパワーを失ってピットに戻りリタイアとなった。
25周目のターン3でマグヌッセンがスピンオフしてランオフエリアに止まり、セーフティカー導入。ここで20周目にスピンオフしてタイヤ交換を済ませていたグロージャン以外の全車がピットインとタイヤ交換を済ませてしまう。ペレスだけがミディアムタイヤをチョイスし、それ以外はすべてハードタイヤを履いた。ハミルトンはボッタスと勝負するためにミディアムタイヤを望んだが、チームは2台ともにハードタイヤを履かせた。
順位は首位ボッタス、2番手ハミルトン、3番手アルボン、4番手ノリス、5番手ペレス、6番手ルクレール、7番手サインツ、8番手ベッテル、9番手ガスリー、10番手クビアトの順となった。
レースは31周目に再開。直後のターン3でサインツがルクレールのアウト側に並びかけるが抜けず、その空いたインにベッテルが飛び込もうとするが、ブレーキングが遅すぎてロックアップし、サインツに僅かに接触しながらスピン。これで最後尾まで落ちてしまう。
33周目にはペレスがミディアムタイヤのグリップを生かしてノリスをパスし4番手へ浮上。首位ボッタスはファステストラップ連発で2番手ハミルトンを引き離していく。しかしハミルトンも負けじとプッシュしてファステストを記録し、ギャップを再び1秒以内に縮めDRS圏内に入っていく。両者ともに一歩も退かずプッシュを続け、0.6秒前後の差でしのぎを削る。メルセデスAMG勢は2台ともにストロール車と同様にギアボックスのセンサートラブルを抱えており、過熱するドライビングを抑制するように両者に「縁石には乗らないように」と無線で指示を飛ばす。
45周を過ぎたあたりでいよいよ「センサートラブルは深刻だ」とストラテジストから2台に無線が飛び、ハミルトンは追撃の手を緩めてギャップは再び1.5秒以上に広がった。
3番手アルボンはこの2台に付いていくことはできず、やはり1周0.5秒前後のペースで離されて単独3番手。その2秒後方にはミディアムタイヤのペレスが続く。9番手のダニール・クビアト（アルファタウリ・ホンダ）の後方にはエステバン・オコン（ルノー）が迫り激しいバトルを展開する。
しかし51周目にジョージ・ラッセルが突然パワーを失ってターン4イン側にストップ。これで再びセーフティカー導入となり、メルセデスAMG勢はステイアウト。ここでアルボンはギャンブルに出てピットインしピットインしソフトタイヤに履き替える。ノリス、サインツ、ルクレールも同じようにピットに飛び込んだがこちらはミディアムタイヤを選択。クビアトはソフトに履き替えた。
これで順位は首位ボッタス、2番手ハミルトン、3番手ペレス、4番手アルボン、5番手ノリス、6番手ルクレール、7番手ガスリー、8番手オコン、9番手サインツ、10番手ジョビナッツィの順となった。
レースは55周目に再開。アルボンがターン3でペレスのインに飛び込んだものの、それとほぼ同時にまたしてもセーフティカー導入。再スタート直後にライコネンの右フロントタイヤが外れて飛び、コース上にマシンを止めることとなった。アルボンはペレスにポジションを戻して再びセーフティカー先導となった。
この間にサインツが8番手に上がり、オコン9番手、クビアト10番手、ベッテル11番手という順に入れ替わっている。レースコントロールはセーフティカー出動の瞬間の各車の位置関係をチェックし、アルボンは3番手、ペレスが4番手と位置を入れ換えるよう指示が出た。同様に疑いのあったサインツもオコンにポジションを戻すこととなった。
レースは61周目に再開。ここでソフトタイヤのアルボンがハミルトンに襲いかかり、ターン4でアウトに並びかけるが接触し、スピン状態でコースオフして最下位13番手まで後退してしまった。これで再び3番手に浮上したのはペレス。これに4番手ノリス、5番手ルクレール、6番手サインツ、7番手ガスリー、8番手オコンと続く。
63周目には後方でサインツがファステストラップを更新するが、64周目にはルクレールがバックストレートでDRSを使ってターン4でアウトからノリスをパスし、4番手に浮上すると同時にファステストラップを塗り替える。
ハミルトンには接触に対し5秒加算ペナルティが科され、メルセデスAMGは首位ボッタスに対しギャップを広げるよう指示。3番手に浮上したルクレールとハミルトンのギャップを2秒から5秒以上に広げるべくプッシュを再開した。ボッタスは68周目にファステストラップを更新しハミルトンも0.6秒差で付いていく。
ペレスにはピットレーンでのスピード違反で5秒加算ペナルティが科されたが、68周目のターン3でノリスはインに飛び込んで接触しながらオーバーテイク。
68周目にアルボンがパワーを失ってストップ。さらに70周目にはクビアトが突然メインストレートで左リアタイヤをバーストさせてターン1でストップし、これでホンダ勢の生き残りは7番手のガスリーのみとなってしまった。
メルセデスAMG勢はフィニッシュまでフルプッシュを指示し後続を引き離そうとしたが、5秒加算ペナルティによってはミルトンは4位に降格。2位ルクレール、そして3位には最終ラップにファステストラップを更新したランド・ノリス（マクラーレン）が入った。ペレスは最終ラップのバックストレートでサインツにも抜かれて6位でフィニッシュとなった。7位ガスリー、8位オコン、9位ジョビナッツィ、10位ベッテルという最終結果となった。
9台がリタイアする大荒れのサバイバルレースとなり、完走扱いのクビアトとアルボンを加えても完走僅か13台という大波乱の2020年の開幕戦となった。
