A rajtnál a két Mercedes hibátlanul jött el, Hamilton megtartotta a vezetést, Rosberg pedig besorolt mögé. Danyiil Kvjat is remek rajtot fogott, és már Vettelt szorongatta, de egy merész fékezés után csapattársa, Daniel Ricciardo elé jött be.
Hátrébb két koccanás történt az első körben. Felipe Massa Pastor Maldonadóval ütközött, ami szárnycserére és további időveszteségre kényszerítette a Williamst, Fernando Alonso pedig Nico Hülkenberget lökte meg belülről a Mirabeau-ben. A német kicsúszott és időt vesztett, a spanyolnak pedig a bokszkiállásnál letöltendő 5 másodperces büntetést osztottak ki.
A verseny első fele eseménytelenül csordogált, a 25-35. kör környékén a többség letudta egyetlen kerékcseréjét, néhányan azonban, akik a legjobb tízen kívül voltak két kiállásra játszottak. Max Verstappen taktikáját is kétcserésre váltották, miután az első kiállás elhúzódott a nehezen felkerülő kerék miatt.
A McLaren mindkét autója a pontszerzők között haladt, Fernando Alonso autójában azonban egy túlmelegedés miatti láncreakció néhány meghibásodást okozott, így a spanyolnak fel kellett adnia a versenyt.
Verstappen taktikája kifizetődni kezdett, hiszen az őt leköröző Vettel árnyékában elsurrant néhány autó mellett, és már Romain Grosjeannal harcolt az utolsó pontszerző helyért. A holland azonban a frissebb és lágyabb gumikon elmérte a féktávot a célegyenesben, hátulról belerohant a Lotusba, majd irányíthatatlan Toro Rossóját az 1-es kanyar védőkorlátjába fúrta. A holland szerencsére épségben kiszállt az autóból a csúnya baleset után, ám a biztonsági autó a pályára lépett nagyjából 15 körrel a futam vége előtt, ez pedig mindent összekavart az élen...
Hamilton ekkora már több mint 20 másodperces előnnyel rendelkezett, ami a csapat meglátása szerint elég volt egy újabb kiállásra, így annak érdekében, hogy az összesűrűsödött mezőny mellett is biztonságban legyen, kihívták őt egy újabb gyors kerékcserére, amely során a szuperlágy gumikat rakták fel autójára. A Mercedes azonban végzetesen elszámolta a dolgokat, Hamiltont ugyanis pont utolérte Rosberg és Vettel, így a brit csak mögéjük sorolhatott be.
További idegtépő pillanatokat okozott a brit számára, hogy a verseny újraindítását több körrel is elodázták a lekörözöttek elengedése miatt, így már 10 körnél is kevesebb ideje maradt, hogy kezdjen valamit a helyzettel. Hamilton aztán hiába tapadt rá azonnal Vettelre, a gyorsabb gumikkal sem tudta őt megelőzni a szűk korlátok között, ezalatt pedig Rosberg elhúzhatott az ölébe hullott első hellyel, és megnyerte a futamot. Zsinórban harmadik győzelmét aratta ezzel Monacóban.
Vettel lett a második, Hamilton pedig kénytelen volt beérni a harmadik hellyel a biztos győzelem helyett. A két Red Bull erős ülőzőként begyűjtötték a 4. és 5. helyet, az előrébb végző Danyiil Kvjat pedig pályafutása legjobb eredményét érte el. Kimi Raikkönen lett a 6., Sergio Perez a 7., és a McLaren végre örülhetett, hiszen Jenson Button 8. pozíciójával a csapat első idei pontjait szerezte.
A Monacói Nagydíj végeredménye:
# | Versenyző | Csapat | Kör | Idő |
1 | Nico Rosberg | Mercedes | 78 | 1:49:18.420 |
2 | Sebastian Vettel | Ferrari | 78 | |
3 | Lewis Hamilton | Mercedes | 78 | |
4 | Daniil Kvyat | Red Bull | 78 | |
5 | Daniel Ricciardo | Red Bull | 78 | |
6 | Kimi Räikkönen | Ferrari | 78 | |
7 | Sergio Pérez | Force India | 78 | |
8 | Jenson Button | McLaren | 78 | |
9 | Felipe Nasr | Sauber | 78 | |
10 | Carlos Sainz | Toro Rosso | 78 | |
11 | Nico Hülkenberg | Force India | 78 | |
12 | Romain Grosjean | Lotus | 78 | |
13 | Marcus Ericsson | Sauber | 78 | |
14 | Valtteri Bottas | Williams | 78 | |
15 | Felipe Massa | Williams | 77 | |
16 | Roberto Merhi | Manor | 76 | |
17 | Will Stevens | Manor | 76 | |
- | Max Verstappen | Toro Rosso | 62 | kiesett |
- | Fernando Alonso | McLaren | 41 | kiesett |
- | Pastor Maldonado | Lotus | 5 | kiesett |