Három versenyző állt pontegyenlőséggel a bajnokság élén a 2007-es szezon negyedik futamát megelőzően: Fernando Alonso, Kimi Raikkönen és az újonc Lewis Hamilton is 22 egységgel rendelkezett, miközben a legutóbbi futamot megnyerő Felipe Massa 17 ponton állt. A negyedik versenyt Spanyolországban tartották, a barcelonai aszfaltcsíkon, ahová a több előzés reményében ekkor iktatták be a pálya végén levő sikánt.
A futamot négynapos teszt is megelőzte, amelyen egyes autókon még több jelent meg az elburjánzó szárnyacskákból. A legtöbbet újítók között volt a McLaren, amely ezzel akart az első két versenyből hármat megnyerő Ferrari elé kerülni, valamint a Honda, amelynek „elefántfül”-megoldása a teszten mutatkozott be.
Bár a teszten a Ferrari tűnt erősebbnek, a Spanyol Nagydíj edzésein McLaren-uralom bontakozott ki, az első tréninget Hamilton, a másodikat Alonso, a harmadikat ismét Hamilton nyerte. Az időmérőn Fernando Alonso pole-pozíciója tűnt valószínűnek, Felipe Massa azonban nagyon jól összerakta utolsó körét, és 0,03 másodperccel kiszorította az első rajtkockából a hazai kedvencet. A másik Ferrarival Kimi Raikkönen is legyőzte Hamiltont a második sorban.
Május 13-án két felvezető kört is kellett tartani Jarno Trulli hatodik rajtkockában ragadt Toyotája miatt. A McLarenek jól mozdultak, Hamilton a startnál lehagyta Raikkönent, Alonso pedig az első kanyarban támadta külső ívről Massát. Nem volt jó taktika, a spanyolnak ugyanis nem maradt helye: áthajtott a kavicságyon, a pályára visszatérve pedig majdnem összeütközött Hamiltonnal, végül a negyedik helyre jött vissza.
Ami az élmezőnyt illeti, a sorrend csak akkor változott, mikor Kimi Raikkönen 9 kör elteltével elektronikai hiba miatt a bokszba hajtott, a mezőnyből kiemelkedő négyesből ő adott fel elsőként versenyt. A spanyol futam nagyszámú kiesőinek sorát gyarapította, összesen nyolcan adták fel a nagydíjat, a leglátványosabb búcsúzó Scott Speed volt, akinek abroncsa ugyanebben a körben, a célegyenesben robbant fel.
A másik Ferrarinak is volt egy rázós pillanata, igaz, ez végül az ijedtségnél súlyosabb következményekkel nem járt, a Massa autójára fröccsent benzin lángra kapott, mikor a brazil elindult a boksztól. Massa végül 7 másodperces előnnyel nyerte a futamot Hamilton előtt, míg a harmadik Alonso lett. Ez a sorrend azt jelentette, hogy a futamgyőzelemmel még nem rendelkező, de összes futamon dobogóra álló (és háromszor második) Lewis Hamilton egyedül átvette a bajnokság vezetését. Ezzel 22 évesen az F1 történetének legfiatalabb éllovasa lett, Bruce McLaren öt évtizedes rekordját átadva a múltnak. 30 pontja volt, 2-vel követte őt a kétszeres bajnok Alonso és 3-mal Massa, aki elsőként tudott a szezon során két versenyt is megnyerni. A kiesés miatt Raikkönen jobban lemaradt, hátránya 8 pontot tett ki.
Ami a verseny további sorrendjét illeti: Robert Kubica kényelmes negyedik helyezést szerzett a Red Bull szezonjának első pontjait begyűjtő David Coulthard előtt, aki elveszítette a harmadik sebességi fokozatot, mégis maga mögött tartotta Nico Rosberget. A két Renault kénytelen volt kétszer kiállni a tankolórendszer meghibásodása miatt, Heikki Kovalainen ötödik helyett így hetedik lett, míg a kilencedik Fisichella pontot sem szerzett. Takuma Satóé lett az utolsó egység, először, de a szezon során nem utoljára villant meg a Super Agurival.
