Der Reifenpoker auf dem Circuit de Catalunya begann mit einem guten Start von Alonso, der auf der langen Geraden bis zur ersten Kurve auf der letzten Rille Pole-Setter Maldonado ausbeschleunigte. Dahinter verbesserte sich Räikkönen auf Platz drei und Rosberg machte zwei Plätze gut. Grosjean und Perez waren die Verlierer der Startphase. Dabei hatte der Sauber-Pilot doppelt Pech. Ein Reifenschaden warf ihn ans Ende des Feldes zurück.
An der Spitze kam Alonso langsam weg, während sich dahinter die Piloten darauf konzentrierten ihre Positionen zu halten. Dabei mussten die bereits früh nachlassenden weichen Reifen im Auge behalten werden. Bereits nach sieben Runden eröffnete Red Bull die erste Serie der Reifenwechsel und zunächst baute Webber, danach Vettel auf harte Pneus um. Nur wenige Umläufe später hatten alle Teams gewechselt, wobei das Lotus-Team als einziges an der Spitze des Feldes es weiterhin mit der weichen Mischung versuchte.
In der 13. Runde kam das Ende des Grand Prix für Michael Schumacher. Der Kerpener wollte sich auf Biegen und Brechen an Senna vorbeiquetschen, rechnete nicht mit einem frühen Einbremsen des Brasilianers und krachte in das Heck des Williams. Das Aus für beide Konkurrenten. Schumacher wird auf Beschluss der Renn-Kommissare für das in zwei Wochen stattfindende Rennen in Monaco um fünf Plätze zurückversetzt.
Der frühe Reifenwechsel bei Red Bull hielt allerdings nicht, was er versprach. Vettel schaffte es zwar dank des Schumacher-Unfalls auf Platz sechs nach vorne zu kommen, der Abstand zu den Top Drei im Rennen, Alonso, Maldonado und Räikkönen wurde aber eher größer als geringer. Dabei erwies sich Pastor Maldonado als zäher Verfolger von Lokal-Matador Alonso.
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Bei der zweiten Runde der Reifen-Stopps schaffte es Maldonados Crew, den Venezoelaner mit einer zwei Runden früheren Abfertigung an Alonsos Ferrari vorbei zu bringen. Der Williams-Pilot übernahm die Führung und baute in den folgenden Umläufen seinen Vorsprung sogar noch aus. Das Führungs-Trio verkleinerte sich auf ein Duo, da Räikkönen im Lotus nicht mehr folgen konnte, und sich um die Absicherung des dritten Platzes kümmerte.
Währenddessen brachte sich Weltmeister Vettel höchstselbst um eine gute Platzierung. Wegen Überholens bei Gelber Flagge wurde der Heppenheimer zu einer Durchfahrtstrafe verdonnert und fiel ins Mittelfeld zurück. Von dort nahm er die Verfolgung erneut auf, biss sich zunächst aber hinter Button fest. Als er endlich am Briten vorbei war, wurde er von einem Defekt am Frontflügel erneut zurück geworfen. Die Reparatur kostete erneut Plätze.
Vorne gab sich Alonso allerdings nicht geschlagen und schob sich Runde für Runde wieder an den Führenden heran. Bevor der Spanier das Getriebe des Williams vor sich sehen konnte, entschlossen sich die Williams-Strategen zum erneuten Reifenwechsel. Als Alonso in der 45. Runde ebenfalls Reifen schöpfte, war der Mann aus Venezuela wieder an der Spitze.
Der Vorsprung von Maldonado war jedoch nur minimal, so dass eine spannende Endphase des Grand Prix garantiert wurde. Alonso jagte den Venezoelaner vor sich her und hing rundenlang am Heck des Williams. Dahinter fuhren die beiden Lotus mit Räikkönen und Grosjean ein einsames Rennen mit erheblichen Abstand nach vorne und hinten. Als Fünfter führte Rosberg ein prominentes Verfolgerfeld in die letzten Runden. Kobayashi, Hamilton, Button und Vettel hingen hinter dem Mercedes-GP.
Fernando Alonso wollte sich den Führenden in den letzten Runden zurechtlegen, um mit einem finalen Überhol-Manöver den Sieg doch noch zu holen. Nahezu alle Piloten kämpften in den letzten Umläufen aber mit nachlassenden Reifen. Diesem Umstand musste auch der Spanier Rechnung tragen. Fünf Runden vor dem Ziel fing Alonso an, den Schonmodus einzuleiten. Dadurch konnte sich Maldonado etwas Luft verschaffen.
Im Verfolgerfeld holte Vettel aus dem an sich verkorksten Rennen noch das Beste heraus. In den letzten fünf Runden kam der Red Bull des Titelverteidigers noch an Button, Hamilton und Rosberg vorbei. Damit belegte Vettel den sechsten Platz, was angesichts einer merkwürdigen Rennstrategie, einer Durchfahrtstrafe und einem "Nasen-Wechsel" als Erfolg verbucht werden kann.
Vettel verteidigte als Sechster die Führung im Gesamtklassement gerade noch. Der Heppenheimer liegt nach dem fünften WM-Lauf mit 61 Zählern vor dem punktgleichen Alonso (61) vorn.
