O piloto italiano, de 19 anos, tornou-se o segundo vencedor mais jovem da história do desporto, apenas atrás do tetracampeão mundial Max Verstappen, que alcançou a sua primeira vitória com a Red Bull aos 18 anos, em 2016.
Lewis Hamilton, da Ferrari, terminou num distante terceiro lugar, sendo o primeiro pódio do sete vezes campeão mundial desde que ingressou na Ferrari no ano passado, com o seu colega de equipa Charles Leclerc em quarto, após um duelo animado entre ambos.
O campeão mundial em título da McLaren, Lando Norris, e o seu colega de equipa Oscar Piastri não conseguiram arrancar devido a problemas nos carros.
Andrea Kimi Antonelli entrou para os anais da Fórmula 1. O seu triunfo no Grande Prémio de Xangai, aos 19 anos e meio, chegou após uma corrida dominada desde o início. Ultrapassado na partida por Hamilton, o piloto emiliano recuperou a liderança na segunda volta e iniciou o seu percurso solitário. Durante a prova entrou também o Safety Car devido ao carro parado de Stroll.
Nesse momento as Mercedes e as Ferrari regressaram ao pit lane, enquanto alguns pilotos como Colapinto e Ocon permaneceram na pista e encontraram-se momentaneamente nas primeiras posições. No recomeço, porém, o italiano de 19 anos voltou imediatamente à frente, enquanto Hamilton conseguiu ultrapassar vários adversários e voltou às posições cimeiras.
À medida que a corrida avançava, intensificou-se a luta entre os dois Ferrari: Hamilton e Leclerc trocaram ultrapassagens várias vezes, protagonizando um duelo bastante intenso. Entre eles, Russell procurou tirar partido, conseguindo também inserir-se na luta pelo pódio.
Entretanto, Antonelli continuou a aumentar a vantagem, porque atrás dele os adversários perdiam tempo a disputar entre si. Volta após volta, o intervalo cresceu, chegando a vários segundos sobre o britânico.
A meio da corrida houve também um incidente entre Ocon e Colapinto, que fez o piloto argentino perder muitas posições e resultou numa penalização para o francês. Pouco depois, Fernando Alonso abandonou, enquanto a prova de Max Verstappen tornou-se cada vez mais complicada até ao abandono.
Nas últimas voltas, Antonelli geriu tranquilamente a corrida, conseguindo libertar-se facilmente dos pilotos dobrados e mantendo cerca de dez segundos de vantagem sobre Russell. Atrás deles, Hamilton defendeu o terceiro lugar de Leclerc, enquanto as restantes posições ficaram mais distanciadas.
Apesar de um pequeno aumento de ritmo na antepenúltima volta, o jovem bolonhês geriu a diferença para o britânico, sendo o primeiro a ver a bandeira axadrezada, com mais de cinco segundos de vantagem sobre Russell, e inscrevendo assim o seu nome na história da Fórmula 1 com um triunfo absoluto. É o primeiro triunfo de um italiano desde Giancarlo Fisichella na Malásia em 2006.