Helio Castroneves heeft in een fotofinish de race op de Chicagoland Speedway op zijn naam geschreven. Pas na het bestuderen van de finishbeelden werd de Team Penske coureur als winnaar uitgeroepen, nadat Scott Dixon al in 'winners circle' stond. Dixon werd als tweede geklasseerd, waarmee hij ruim voldoende punten scoorde om het kampioenschap veilig te stellen. Het gat tussen Castroneves en Dixon werd een uur na de finish vastgesteld op 0.0033 seconde.

Na de problemen die er waren in de Indy Lights race, verliep de start van de IndyCar Series race opvallend probleemloos. Ryan Briscoe wist de eerste positie te behouden, voor Dixon en Tony Kanaan. In de beginfase was het opvallend om te zien dat drie coureurs een sterke inhaalrace reden: Helio Castroneves, EJ Viso en Ed Carpenter. De inhaalrace van Carpenter eindigde echter al na 36 ronden, toen waarschijnlijk de rechter voorwielophanging van de Vision Racing bolide het begaf en de Amerikaan hard in aanraking met de muur kwam.

Komend van de 28ste startpositie, reed Castroneves een zeer indrukwekkende inhaalrace, die hem na 65 ronden vlak onder de achtervleugel van Scott Dixon bracht. Tien ronden later kon de Braziliaan zijn grote concurrent zelfs in de pit passeren, tijdens de tweede neutralisatie, veroorzaakt door een crash van Vitor Meira.

Het derde set banden leek niet goed bij Dixon te werken en de leider in het kampioenschap viel zelfs terug naar de tiende positie, terwijl Castroneves inmiddels de leiding over had genomen. Dit bracht Castroneves zelfs in de situatie dat hij op kampioenschapkoers reed.

De derde maal dat de gele vlag ter hand moest worden genomen was in de 107e ronde vanwege een losgewaaide achteruitkijkspiegel van Oriol Servia’s KV Racing bolide, die vlak naast de rijlijn kwam te liggen. Tijdens deze neutralisatie maakte het volledige veld zijn derde pitstop, wat voor Buddy Rice het einde van zijn race betekende na een aanrijding in de pit met Graham Rahal. De enige schade die Rahal aan deze aanrijding overhield was een kapotte achteruitkijkspiegel, waarna zowel Rahal als Servia voor nieuwe spiegels terug naar de pit moesten keren.

Het Amerikaanse spreekwoord ‘A caution leads to a caution’ werd in de 117e ronde weer eer aangedaan, toen Sarah Fisher 1,5 ronde na het zwaaien van de groene vlag de controle over haar bolide verloor en deze hardhandig in de muur parkeerde. In deze crash blesseerde Fisher haar linker voet.

Na een tijd in het middenveld te hebben gereden, begon Scott Dixon na de neutralisatie van Fishers’ crash aan een inhaalrace en zat alweer in de top drie toen de race in de 137ste ronde wederom moest worden geneutraliseerd vanwege een crash. Dit maal was het EJ Viso die na een verrassend sterke race een goed resultaat weggooide door zijn wagen achterwaarts in de muur te parkeren.

Een andere coureur die verrassend constant in de top tien reed was Mario Moraes, maar twintig ronden voor het vallen van de vlag ging ook hij in de fout door de muur te raken, wat ook zijn race vroegtijdig beëindigde. Ditzelfde gold voor Graham Rahal, die tijdens de herstart op vrijwel identieke wijze de muur licht raakte en zijn race moest staken.

Met minder tien ronden te gaan lag Dixon op de eerste positie, vlak voor Castroneves. De laatste ronden waren zonder twijfel een thriller te noemen, waarin beide coureurs constant zij aan zij reden. Uiteindelijk kwamen de coureurs ogenschijnlijk tegelijk over de finish. De tijdwaarneming wees Dixon aan als winnaar, maar terwijl deze al in ‘victory lane’ de overwinning en de titel aan het vieren was, werd na het bestuderen van de finishfoto Castroneves als winnaar aangewezen.

Het verschil tussen beide wagens (niet meer dan 10 cm) was zo klein dat uiteindelijk de positionering van de transponder Dixon onterecht als winnaar aanwees. Hierdoor kon ‘Spiderman’ Castroneves toch op zoek naar een hek om de overwinning te vieren.