Pour cette 3e édition du GP des Etats-Unis sur le COTA c’est Hamilton qui domina son coéquipier et Ricciardo. Mercedes signe un nouveau doublé cette saison.
Avant le lancement de la course, Pirelli a prévu 3 arrêts au stand.
Les 100 000 spectateurs ont assisté à un départ sans encombre à l’extinction des feux. Hamilton n’a pas eu de possibilité de dépassement sur son coéquipier. Du coté de Bottas le départ a été un peu plus fragile, malgré une position du mauvais côté de la piste, Felipe Massa prit rapidement l’avantage sur son coéquipier.
La quasi totalité des pilotes se lancèrent en pneus tendres à l’exception d’Hulkenberg, Kvyat et Vettel qui ce lancèrent en pneus mediums.
A l’issue du 1er tour, Perez tenta un dépassement sur Sutil mais le mexicain rata son freinage et percuta le train arrière de Kimi Raikkonen. Cet accrochage provoqua l’abandon de Sutil et Perez mais aussi l’apparition de la voiture de sécurité sur la piste. Les deux pilotes McLaren, Hulkenberg et Sauber profitèrent pour passer par les stands.
Lorsque la voiture de sécurité s’exclipsa à la fin du 4e tour, les deux Mercedes se détachèrent rapidement du reste du peloton.
Massa et Ricciardo lancèrent le bal des changements pneumatiques pour le top 10 à la fin du 14e tour. Mauvaise stratégie pour Bottas qui perdit une position au profil de Ricciardo à la sortie des stands.
Le leader de la course, Rosberg, réalisa son arrêt au stand au 16e tour, un tour plus tôt qu’Hamilton.
Hamilton réussit à prendre la tête de la course sur Rosberg au 24e tour grâce à un freinage très tardif au niveau du 1er virage.
Hamilton realisa son second arrêt au stand au 33e tour, un tour plus tôt que Rosberg.
Vettel qui pointait à la 7e place a dû immobiliser sa Red Bull à 6 tours de la fin pour un 4e arrêt au stand.
Lewis Hamilton signe sa 5e victoire consécutive devant son coéquipier et Daniel Ricciardo. Hamilton quitte les Etats-Unis avec 24 points d’avance sur Rosberg.
Les Williams terminent à la 5e et 6e place devant Alonso et Vettel.
| Pos. | Car | Driver | Team | Gap | Diff | |
| 1 | 44 | Lewis Hamilton | GBR | Mercedes | 56 Laps | |
| 2 | 6 | Nico Rosberg | GER | Mercedes | + 4,300 | + 4,300 |
| 3 | 3 | Daniel Ricciardo | AUS | Red Bull Racing-Renault | + 25,500 | + 21,200 |
| 4 | 19 | Felipe Massa | BRA | Williams-Mercedes | + 27,800 | + 2,300 |
| 5 | 77 | Valtteri Bottas | FIN | Williams-Mercedes | + 30,800 | + 3,000 |
| 6 | 14 | Fernando Alonso | SPA | Ferrari | + 1:35,231 | + 64,431 |
| 7 | 1 | Sebastian Vettel | GER | Red Bull Racing-Renault | + 1:35,734 | + 0,503 |
| 8 | 20 | Kevin Magnussen | DAN | McLaren-Mercedes | + 1:40,682 | + 4,948 |
| 9 | 25 | Jean-Eric Vergne | FRA | Toro Rosso-Renault | + 1:43,863 | + 3,181 |
| 10 | 13 | Pastor Maldonado | VEN | Lotus-Renault | + 1:47,870 | + 4,007 |
| 11 | 8 | Romain Grosjean | FRA | Lotus-Renault | + 1 Lap | |
| 12 | 22 | Jenson Button | GBR | McLaren-Mercedes | + 1 Lap | |
| 13 | 7 | Kimi Räikkönen | FIN | Ferrari | + 1 Lap | |
| 14 | 21 | Esteban Gutiérrez | MEX | Sauber-Ferrari | + 1 Lap | |
| 15 | 26 | Daniil Kvyat | RUS | Toro Rosso-Renault | + 1 Lap | |
| DNF | 27 | Nico Hulkenberg | GER | Force India-Mercedes | + 40 Laps | |
| DNF | 11 | Sergio Pérez | MEX | Force India-Mercedes | + 55 Laps | |
| DNF | 99 | Adrian Sutil | GER | Sauber-Ferrari | + 56 Laps | |