Antonelli startte vanaf de 19e plaats op de startgrid, maar maakte een sensationele inhaalrace en reed naar de overwinning. Hij finishte voor zijn Britse ploegmaat George Russell (Mercedes) en de Nederlander Max Verstappen (Red Bull).
Bij de start nam Russell de leiding over van de Fransman Pierre Gasly (Alpine), die vanaf poleposition was vertrokken. Aan het einde van de tweede ronde ging de Monegask Charles Leclerc (Ferrari), die als derde op de grid stond, hard van de baan in de Parabolica. De vele aanwezige tifosi in de heksenketel van Monza zagen hun held in de problemen komen en de wedstrijdleiding besloot de rode vlag te zwaaien.
De Italiaanse supporters konden daarna echter volop genieten van de fantastische remonte van Kimi Antonelli. De jonge Mercedes-coureur, die vanaf de 19e plaats was gestart, schoof in 18 ronden maar liefst 18 plaatsen op en nam de leiding in de wedstrijd. Drie ronden later werd hij echter opnieuw voorbijgestoken door zijn ploegmaat Russell.
Met nog vier ronden te gaan viel Antonelli Russell aan. Hij leek de Brit te kunnen passeren, maar kwam buiten de baan terecht. De kampioenschapsleider kon zijn race voortzetten. Een ronde later was zijn tweede aanval wel raak.
In een inmiddels volledig voor hem juichende Autodromo Nazionale reed Antonelli meteen weg van zijn achtervolgers en pakte hij zijn zevende overwinning van het seizoen. Hij is daarmee de eerste Italiaan die sinds Ludovico Scarfiotti in 1966 de Grand Prix van Monza wint.
Russell werd tweede, voor Verstappen. Daarna volgden de McLarens van de Brit Lando Norris en de Australiër Oscar Piastri, respectievelijk vierde en vijfde. De Brit Lewis Hamilton (Ferrari) werd zesde. Gasly, de Brit Arvid Lindblad (Racing Bulls), de Argentijn Franco Colapinto (Alpine) en de Japanner Yuki Tsunoda (Racing Bulls) pakten eveneens punten.
In het kampioenschap verstevigt Antonelli zijn leiderspositie met 267 punten. Hij heeft nu 66 punten voorsprong op nummer twee Russell.
De volgende Grand Prix wordt komende zondag in Spanje verreden.
