A két mercedeses pilóta hatalmas küzdelmében sokáig Rosberg állt nyerésre, az élről szépen állította meg riválisa támadásait, a zárókörben azonban Hamilton mellé tudott menni, ám a német kétségbeesetten védekezett, s összeért a két autó. A balesetből Hamilton jött ki jól, végül elsőként haladt át a célvonalon, míg az első szárnyát elveszítő Rosberget még Max Verstappen (Red Bull) és Kimi Räikkönen (Ferrari) is megelőzte.
A világbajnoki pontversenyben továbbra is Rosberg áll az élen, de előnye 24-ről 11 pontra csökkent.
A rajtbüntetések miatt Rosberg a hatodik, míg a ferraris Sebastian Vettel csak a nyolcadik helyről kezdhette meg a futamot. A startnál az élről Hamilton kiválóan jött el, csakúgy, mint a harmadik pozícióból startoló Jenson Button és a negyedikről indult Räikkönen. A rajt nagy vesztese Nico Hülkenberg volt, aki hiába várta a kezdést a második kockáról, nagyon beragadt, sorra előzték meg a vetélytársai. Mint később kiderült, a Force India fiatal német pilótájának az egész versenyére jellemző volt a rajt utáni "zuhanás", még féltávnál sem járt a mezőny, amikor már nem volt pontszerző helyen, végül pedig fel is adta a futamot.
Az élen sokáig, egészen a 22 körig Hamilton haladt, majd az első kerékcserével legtovább kiváró Vettel állt az élre. A négyszeres világbajnok német sokat kockáztatott, amikor - talán az esőre várva - nem ment ki új gumikért, mivel a 26. kör végén a célegyenesben szétrobbant a jobb hátsó abroncsa, ami a versenye végét jelentette.
A 29. születésnapját éppen vasárnap ünneplő Vettel defektje, s az azt követő szalagkorlátnak csapódása miatt bement a biztonsági autó a pályára, amely mögött Rosberg, Hamilton, Verstappen, Daniel Ricciardo, Räikkönen volt a sorrend. Miután a pálya ismét szabadon járhatóvá vált, a két Mercedes ellépett üldözőiktől, s hamar kiderült, hogy Rosberg és Hamilton között dől majd el a győzelem.
A különbség egy-másfél másodperc körüli volt szinte végig, még azt követően is, hogy előbb Hamilton, majd csapattársa is kereket cserélt. Az izgalmak az utolsó körökre kezdtek fokozódni, miután a lágy gumikon száguldó Hamilton egyre harcosabban támadta a szuperlágyakon köröző riválisát. A zárókörre aztán az egyértelmű tempóelőnyben haladó brit világbajnok rátapadt csapattársára, majd mellé tudott autózni, Rosberg azonban egy jobb kanyarnál aggresszívan védekezett és kiszorította Hamiltont. A két autó egy ponton összeért, ezután a címvédőnek a pályán kívülről kellett visszakormányoznia autóját az útra, mégis a német járt rosszabbul, az első szárnya ugyanis letört.
A kör második felében Lewis Hamilton már nyugodtan hajthatott és nyert, Rosberget viszont még az egymással - eredetileg a harmadik helyért - csatázó Verstappen, Räikkönen kettős is megelőzte.
Hamilton most nyerte meg először az Osztrák Nagydíjat, a mostani szezonban ez volt a harmadik, pályafutása során pedig a 46. futamgyőzelme.
Végeredmény, Osztrák Nagydíj, Spielberg (71 kör, 307,1 km, a pontszerzők):
1. Lewis Hamilton (brit, Mercedes) 1:27:38.107
2. Max Verstappen (holland, Red Bull) 5.719 másodperc hátrány
3. Kimi Räikkönen (finn, Ferrari) 6.024 mp h.
4. Nico Rosberg (német, Mercedes) 16.71 mp h.
5. Daniel Ricciardo (ausztrál, Red Bull) 30.981 mp h.
6. Jenson Button (brit, McLaren Honda) 37.706 mp h.
7. Romain Grosjean (francia, Haas) 44.668 mp h.
8. Carlos Sainz Jr. (spanyol, Toro Rosso) 47.400 mp h.
9. Valtteri Bottas (finn, Williams) 1 kör hátrány
10. Pascal Wehrlein (német, Manor Racing) 1 kh.
leggyorsabb kör: Hamilton 1:08.411 perc
pole pozíció: Hamilton
A vb-pontversenyek állása 9 futam után (még 12 van hátra):
pilóták:
1. Rosberg 153 pont
2. Hamilton 142
3. Sebastian Vettel (német, Ferrari) 96
4. Räikkönen 96
5. Ricciardo 88
6. Verstappen 72
7. Bottas 54
8. Sergio Pérez (mexikói, Force India) 39
9. Felipe Massa (brazil, Williams) 38
10. Grosjean 28
11. Danyiil Kvjat (orosz, Toro Rosso) 22
12. Sainz Jr. 22
13. Hülkenberg (német, Force India) 20
14. Fernando Alonso (spanyol, McLaren) 18
15. Button 13
16. Kevin Magnussen (dán, Renault) 6
17. Wehrlein 1
18. Stoffel Vandoorne (belga, McLaren) 1
csapatok:
1. Mercedes 295
2. Ferrari 192
3. Red Bull 168
4. Williams 92
5. Force India 59
6. Toro Rosso 36
7. McLaren 32
8. Haas 28
9. Renault 6
10. Manor 1