5月2日現地時間午後3時、第3戦ポルトガルGP決勝が行われ、メルセデスのルイス・ハミルトンは今季2勝目を飾った。
気候は前日までと大きく変わらず、気温19度、路面温度40度で、予選と同様にメインストレートに向かい風が吹いているものの、風速は弱い。
Q3進出者のうちメルセデスAMG勢とレッドブル勢、シャルル・ルクレール（フェラーリ）はQ2通過時のミディアムタイヤ、そして残り5人のカルロス・サインツ（フェラーリ）、エステバン・オコン（アルピーヌ）、ランド・ノリス（マクラーレン）、ピエール・ガスリー（アルファタウリ・ホンダ）、セバスチャン・ベッテル（アストンマーティン）はソフトタイヤでのスタート。タイヤが自由選択となる11番グリッド以下では、キミ・ライコネン（アルファロメオ）とランス・ストロール（アストンマーティン）だけがソフトタイヤを選択し、それ以外は全車がミディアムを履いてスタートに臨んだ。
スタートではフロントロウのバルテリ・ボッタス（メルセデス）、ハミルトンが好発進を決めて1-2のままターン1に飛び込んで行き、マックス・フェルスタッペン（レッドブル・ホンダ）が3番手で続く。4番グリッドのセルジオ・ペレス（レッドブル・ホンダ）はやや出遅れてターン1までにソフトタイヤのサインツに抜かれ、ノリスはスタートで6番手に上がったもののターン5でオコンに抜き返され、ターン13で再びオコンを抜いて6番手を取り戻した。8番手ガスリー、9番手ルクレール、10番手ジョージ・ラッセル（ウイリアムズ）という順位になり、角田裕毅（アルファタウリ・ホンダ）はターン3でロックアップしてしまったものの15番手で堅実に1周目を終えた。
1周目から2周目のメインストレートでライコネンが前のアントニオ・ジョビナッツィ（アルファロメオ）のリヤに接触し、フロントウイングを脱落させてターン1を曲がりきれずにリタイア。これでセーフティカー導入となり、メインストレートにデブリが散乱したため隊列はセーフティカー先導でピットレーンをスルーする。
レースは7周目から再開。フェルスタッペンは好加速でトウを使ってハミルトンに並びかけ、ターン1のアウトからオーバーテイクして2番手に浮上してみせた。ノリスもソフトタイヤを活かしてペレスを抜き4番手に上がり、角田はターン8でストロールに抜かれて16番手に後退。ストロールはさらにラッセルも抜いて14番手に上がった。
首位ボッタス、2番手フェルスタッペン、3番手ハミルトンのトップ3台は速いペースで周回し4番手ノリス以下を大きく引き離していく。ハミルトンは11周目のメインストレートでDRSを使いターン1でインに飛び込んでオーバーテイク。フェルスタッペンはターン3でアウト側に並ぶがポジションを取り戻すことはできなかった。
