Komende van de dertiende startplaats heeft Sebastien Bourdais een verrassende overwinning gepakt in straten van Detroit. De KVSH Racing coureur kwam na zijn laatste pitstop vlak voor de Penske coureurs op de baan, waarna hij een ruime voorsprong op kon bouwen. Conor Daly zorgde eveneens voor een sensatie door als tweede te finishen, voor Juan Pablo Montoya op de derde positie.

Voor de start van de race was de zon boven het circuit volledig verdwenen en waren er tegen de weersvoorspelling in toch regenwolken rondom het circuit aan het vormen.

Na het zwaaien van de groene vlag kwam polesitter Simon Pagenaud goed weg en behield de leiding, voor teamgenoten Helio Castroneves en Juan Pabo Montoya, gevolgd door James Hinchcliffe op de vierde plaats.

Net zoals in de kwalificatie bleek ook in de race dat de rode, alternatieve band ongeliefd was, maar coureurs moesten er toch minimaal twee ronden onder groen op rijden. Het gevolg was dat de eerste pitstops van de race al na twee ronden werden gemaakt, om de rode banden te vervangen door de zwarte, standaard banden.

Vrijwel het volledige veld volgde dit voorbeeld in de eerste acht ronden, op Pagenaud, Castroneves en de op zwarte banden gestarte Carlos Muñoz na. Dit bleek uiteindelijk een nadeel voor deze coureurs te zijn, want vlak voordat Pagenaud en Castroneves de pits wilde bezoeken werd de race voor de eerste maal geneutraliseerd. Bij de Chip Ganassi Racing bolide van Max Chilton was de rechter voorwielophanging gebroken, waarna de Engelsman de muur had geraakt en zo een gele vlag veroorzaakte. Pagenaud en Castroneves besloten hierop hun strategie aan te passen en te proberen door te rijden tot tenminste de 20ste ronde, zonder al te veel plaatsverlies.

Ondanks de verwachting dat de rode banden na twaalf ronden veel langzamer zouden worden, zouden Pagenaud en Castroneves toch lang door kunnen rijden op de alternatieve banden en behielden de leiding tot hun eerste pitstops. Op dat moment gooide het weer een nieuwe variabele in de race: het begon licht te regenen. Echter zou de regen nooit echt doorzetten.

Na de pitstop van Pagenaud zou de Fransman vlak achter teamgenoot Will Power op de baan komen. Enkele ronden later schoof de leider in het kampioenschap zelfs door naar de eerste plaats op het moment dat Power de leidende Montoya probeerde te passeren en beide wagens bijna in de bandenstapel eindigden.

De race zou in de 42ste ronde voor de tweede en laatste maal moeten worden geneutraliseerd, nadat Hinchcliffe zich in Bocht 8 had verremd en tot zijn grote frustratie de bandenstapels in was gespind. Twee ronden later bezocht het grootste deel van het veld de pits, waarbij Power met een betere pitstop Pagenaud weer wist te verschalken. Niet veel later zou blijken hoe Power net iets sneller had kunnen zijn dan Pagenaud op het moment dat hij stilviel met een loszittend rechter achterwiel. Dit zou direct een einde brengen aan de race van Power.

Enkele coureurs besloten geen gebruik te maken van deze neutralisatie door de pits niet te bezoeken. Dit gaf de leiding in handen van Montoya, voor Graham Rahal, Scott Dixon, Sebastien Bourdais en Conor Daly. Deze coureurs wisten zeker dat ze voor de finish nog een pitstop zouden moeten maken, terwijl de coureurs die wel de pits hadden bezocht niet zeker wisten of ze de finish wel zouden halen zonder nieuwe neutralisatie.

Van de coureurs die nog niet waren gestopt maakte Montoya als eerste zijn laatste pitstop, maar kwam achter Pagenaud en Castroneves terug op de baan. Een ronde later kwam Dixon binnen en kwam dankzij een erg snelle inlap wel vlak voor het Penske trio de baan op, maar kwam vervolgens niet op snelheid. Door vermoedelijk een versnellingsbakprobleem zou de regerend kampioen de pits nog wel halen, maar daar kon het probleem niet meer worden gerepareerd.

Bourdais en Daly namen ieder een gok door zo lang mogelijk door te rijden tot hun laatste pitstop. Deze strategie pakte bijzonder goed uit, want Pagenaud en Castroneves moesten elk veel brandstof besparen en hielden daarmee alle concurrentie op. Dit bracht Bourdais en Daly na hun laatste pitstop op de eerste twee posities, wat ze voor de finish niet meer uit handen gaven.

Volledige uitslag van de race op Detroit Belle Isle