塞恩斯在罗德里格斯兄弟赛道帮助法拉利二连胜，维斯塔潘再次陷入争议判罚。

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卡洛斯·塞恩斯以强势表现首次赢得墨西哥城大奖赛胜利，兰多·诺里斯在马克斯·维斯塔潘受到总计20秒处罚后以第二名完赛。

发车阶段，从第二位处罚的维斯塔潘启动迅猛，在一号弯前的长直道上超过从杆位发车的塞恩斯，西班牙人试图在第一个之字弯抢回位置，但直接冲过草地，虽然他回到赛道上时处于所有赛车前方，但不得不把位置交给红牛车手。
与此同时，中游位置的角田裕毅沿着外线冲向一号弯，却在与亚历山大·阿尔本的威廉姆斯赛车并排时发生碰擦，俩人立即双双退出比赛，而且安全车出动。赛会干事认定正常比赛事件，无需进行处理。

安全车在第6圈结束时离开，虽然重新开始后第一圈没有DR是，但是塞恩斯利用强大的尾流紧跟红牛赛车。第九圈，他利用DRS带来的更强大威力切入内线后，在一号弯前成功超过红牛赛车，重新取得领先位置。
诺里斯如法炮制，试图在后一个之字弯对维斯塔潘发起攻击，红牛车手强硬防守，两辆赛车几乎要顶到塞恩斯的车尾。在荷兰人的逼迫下，诺里斯偏出赛道。切回来后，他让过塞恩斯，但挤在维斯塔潘身前。荷兰人随后在7号弯前猛冲内线，在错过刹车点的同时，把迈凯伦车手一起带出赛道。

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这场缠斗过后，开场后一直处于第四位的查尔斯·莱克莱克渔翁得利，上升到第二位。而很快，维斯塔潘受到赛会干事的判决，他因把诺里斯逼出赛道以及在8号弯跑出赛道后占据持续优势，收到了两个10秒处罚。

塞恩斯趁着诺里斯与维斯塔潘的战斗拉开了距离。第26圈，红牛车手进站并在换上硬胎前执行了20秒处罚，这让他回到赛道上时落到第15位。诺里斯在争冠对手进站后上升到第三，又多跑了四圈后进站。法拉利立即让第二位上的莱克莱克在一圈后做出反应，顺利守住位置。塞恩斯则再多跑一圈，在换上硬胎后稳居第一。随后的比赛中，他不断巩固自己的领先位置，最终在取得本赛季个人第二场胜利的同时，夺得了个人第四个大奖赛冠军，也帮助法拉利在本轮三连赛里实现了二连胜。

完成进站后的诺里斯把目光瞄准身前的莱克勒克，终于在还剩十圈时能够跟到法拉利车手身后一秒左右。就在第63圈开始，摩纳哥车手出向右高速的最后一弯时赛车打滑，虽然他救车成功，避免了撞墙，但是已经被紧跟在身后的诺里斯通过。这使得法拉利失去了连续两场前二名带回的机会。不过，由于身后的其他赛车距离够远，莱克勒克依然能够在领奖台上完赛。
两辆梅赛德斯从第三排发车，刘易斯·汉密尔顿在发车时超过乔治·拉塞尔。俩人在第14圈展开争夺，但是后者没有硬拼。一圈后在大直道末端，拉塞尔干净利落地超过队友，但已经落后当时处于第四名的诺里斯4秒。

整场比赛中，梅赛德斯仅仅是没有挑战领奖台的速度。汉密尔顿对维斯塔潘的进站做出反应，确保守在老对手之前。拉塞尔与莱克勒克同圈进站，回到赛道上时正好在没有进站的皮亚斯特雷和洛森身后。虽然他对车队的进站时机有疑问，但在同一圈里超过两辆赛车。但是不久后，拉塞尔向车队报告赛车感觉异常，车队发现鼻翼左侧受损。
还剩20圈时，汉密尔顿追上性能受到影响的队友。两辆银箭赛车展开了激烈的纠缠，不过尽管场面非常紧张，但始终公平。终于倒数第六圈，两次在墨西哥获胜的英国在一号弯前沿着外线猛冲，随后占据2号弯内线的线路，终于成功超过队友后以第四名完赛，拉塞尔则取得与发车位相同的完赛名次。

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维斯塔潘显然对自己收到的处罚感到不满。执行完处罚后，他一路超车，加上其他赛车进站，很快回到了积分区。半程时，他已经处于第八，并在没有进站的赛车进站后，跟到了两辆梅赛德斯后面。尽管10秒以上差距难以追回，但是以第六名完成了最大限度的止损。
第七名由哈斯的凯文·马格努森拿到。丹麦人从这个位置发车后就一直处于中游集团的最前方。而第十位起步的尼科·霍肯博格利用一号弯的混乱，上升到阿尔本和皮埃尔·加斯利身前，随后一直跑在队友身后，直到在尾声阶段被速度更快的奥斯卡·皮亚斯特雷超过后落到第九。

澳大利亚人在排位赛爆冷Q1出局后，从第17位用硬胎开始比赛，并一度最高跑在第五名——超过了采取相同策略、从第12位发车的廉姆·洛森。在第39圈进站后，他从积分区外再次开始追击，而在超过霍肯博格后，又以马格努森为目标，但还是相差1.2秒，最终取得第八名。
积分区的最后一个位置被加斯利拿下。在发车阶段落被霍肯博格超过后，法国人试图抢回位置，但没有太好的办法，不过在威廉姆斯没有拿到积分的情况下，这一分帮助Alpine在制造商年度第七的争夺中将分差缩小到3分。

阿斯顿·马丁的兰斯·斯特罗尔名列第11位，相差积分区6.4秒，不过他击败了威廉姆斯的弗朗哥·克拉平托。埃斯特班·奥康在退至维修区发车的情况下，以第13名完赛。在洛森和塞尔吉奥·佩雷兹为最快圈而在结束前额外进站后，瓦尔特利·博塔斯和周冠宇分别获得第14和15位。中国小将在开场阶段轧到碎片，这让他整个周末的平衡问题雪上加霜。
近况不佳的佩雷兹没能借主场之力扭转局面，排位赛Q1就被淘汰，让他在比赛里更加被动。虽然他用硬胎发车做出强势的发车，但因为停车位置错误而受罚5秒。第18圈，这位墨西哥车手与洛森就第十位进行激烈对抗——被视为2025年红牛席位之争，期间他跑出了赛道，但在这场直接对话中没有成功，而且赛车受损。此后，他又与斯特罗尔争夺位置，而且也受到调查。但是，最终赛会干事认定两起时间都无需介入。

费尔南多·阿隆索在墨西哥成为F1历史上第一个达到400场正赛的车手，但他的历史性比赛只持续了15圈，就因疑似刹车散热问题而退赛。
最后时刻赛道上出现戏剧性的局面。诺里斯在第63圈尾声超过莱克勒克的同时做出最快单圈，但第68圈洛森进站换上软胎，而一圈后法拉利让对梅赛德斯领先优势足够的摩纳哥人冲击额外一分，而获得积分无望的佩雷兹也被红牛召回。最终，这场“迷你排位赛”里，莱克勒克的速度更胜一筹，在最后一圈做出1分18.336秒，为法拉利抢走额外一分。

由于红牛只在罗德里格斯兄弟赛道收获8分，本场结束后法拉利已经在制造商年度积分榜上跃居第二位并领先对手15分。而莱克勒克多拿下一分的，让意大利车队与领先的迈凯伦也只有个位数的分差。在车手积分榜上，诺里斯靠着比维斯塔潘多拿10分，将分差缩小到47分。2024赛季还剩最后四场比赛。