در مسابقه اصلی گرندپری پرتغال که یک سوم ابتدایی آن هیجان انگیز بود، لوییس همیلتون موفق شد رده از دست رفته خود در استارت را از والتری بوتاس پس بگیرد و نود و دومین پیروزی خود در فرمول یک را به راحتی کسب کند. والتری بوتاس در رده دوم قرار گرفت و مکس ورستپن که در ابتدای مسابقه با مشکل رو به رو شده بود سوم شد.
پیست بین المللی ساحل الگاروه که برای اولین بار میزبان مسابقه فرمول یک بود حالا با رکوردشکنی لوییس همیلتون جایگاهی خاص در تاریخ مسابقات پیدا می کند. مدافع عنوان قهرمانی و صدرنشین جدول رانندگان فصل 2020، با یک پیروزی آسان در مسابقه امروز از اسطوره بزرگ فرمول یک پیشی گرفت؛ لوییس همیلتون با پیروزی در مسابقه فرمول یک پرتغال رکورد 91 برد مایکل شوماخر را شکست و حالا به تنهایی در رده نخست بیشترین پیروزی فرمول یک قرار می گیرد. راننده بریتانیایی مرسدس با ارائه یک نمایش بی نقص دیگر بدون آنکه بابت فرسایش لاستیک هایش نگرانی پیدا کند موفق شد جلوتر از والتری بوتاس و مکس ورستپن از خط پایان پیست پورتیمائو عبور کند.
لوییس همیلتون که پول پوزیشن مسابقه را در اختیار داشت پس از یک استارت پرماجرا رده نخست را به بوتاس و کارلوس ساینز واگذار کرد. با رسیدن لاستیک مدیوم دو ماشین مرسدس به دمای عملیاتی مناسب، ابتدا بوتاس و سپس لوییس از ساینز سبقت گرفتند تا یک بار دیگر رقابت بین دو راننده پیکان های نقره ای باشد. همیلتون در دور بیستم به راحتی بوتاس را پشت سر گذاشت تا در رده بندی بیشترین پیروزی فرمول یک از مایکل شوماخر هم سبقت گرفته باشد. بوتاس مسابقه را در رده دوم تمام کرد و مکس ورستپن که او نیز در استارت مسابقه درگیر یک سانحه با سرجیو پرز شده بود سکوی سوم را از آن خود کرد.
پس از این حادثه پرز باکس کرد و همین باعث شد تا به رده آخر سقوط کند اما راننده مکزیکی ریسینگ پوینت در ادامه به خوبی رانندگی کرد و با پس گرفتن رده های از دست رفته مسابقه را در رده هفتم به پایان رساند. پیز گزلی با قرار گرفتن در رده پنجم به فصل خوب خود ادامه داد و همچنین استبن اکن و کیمی رایکونن به ترتیب با قرار گرفتن در رده های هشتم و یازدهم نیز روز خوبی را پشت سر گذاشتند. اما برای فراری ها، شارل لکلر آخر هفته خوبش را با یک سکوی چهارم تکمیل کرد و سباستین فتل با کسب رده دهم یک امتیاز به حساب خود و تیمش اضافه کرد.
