Les Mercedes, toujours parties depuis la pole position sur le circuit de Shanghai depuis 2012, n'arrivent pas à faire fonctionner correctement les nouveaux pneumatiques ultra tendres de Pirelli et, lors d'une séance de qualification ventée, manquent de rythme par rapport aux Ferrari. Les monoplaces rouges luttent entre-elles pour la première place de la grille et Kimi Räikkönen, qui prend les devants lors de sa première tentative en Q3, améliore encore au terme de son deuxième tour rapide ; il est finalement battu de 87 millièmes de seconde par son coéquipier qui établit, en 1 min 31 s 095, le nouveau record de la piste. Sebastian Vettel obtient la cinquante-deuxième pole position de sa carrière, sa deuxième consécutive, et l'écurie de Maranello place ses deux voitures sur la première ligne dans deux Grands Prix consécutifs pour la première fois depuis les Grand Prix des États-Unis et de France en 2006 ; elles n'avaient plus obtenu la pole position en Chine depuis la première édition, en 2004. Valtteri Bottas réalise le troisième temps à plus d'une demi-seconde et Lewis Hamilton, quatrième, ne va même pas au bout de sa deuxième tentative. Les Red Bull de Max Verstappen et Daniel Ricciardo sont en troisième ligne, devant la Renault de Nico Hülkenberg et la Force India de Sergio Pérez.
L'opportunité qu'a représenté la sortie de la voiture de sécurité puis une série de meilleurs tours et de dépassements tranchants, permettent à Daniel Ricciardo de remporter la sixième victoire de sa carrière, lesquelles ont toutes été obtenues sans jamais partir d'une des trois premières places sur la grille. La course bascule une première fois quand Sebastian Vettel, en tête durant les vingt premiers tours, subit un undercut réussi de Valtteri Bottas et ressort des stands derrière le Finlandais qui s'est arrêté un tour plus tôt. Les deux repartent en pneus médiums pour aller au bout de la course, de même que Kimi Räikkönen et Lewis Hamilton. Au 31e tour, Pierre Gasly accroche son coéquipier Brendon Hartley dans l'épingle du circuit ; les nombreux débris de fibre de carbone lâchés sur la piste par leurs monoplaces provoquent la sortie de la voiture de sécurité. Les pilotes Red Bull, opportunément placés sur le circuit, peuvent plonger directement dans les stands et chausser tous deux des pneus tendres sans perte de temps. Dès lors, les RB14 à moteur Renault sont les plus rapides en piste. En tentant de dépasser Hamilton, Max Verstappen le touche légèrement, part hors-piste et se fait doubler par Ricciardo ; Verstappen envoie peu après Vettel en tête-à-queue, ce qui lui vaut une pénalité de dix secondes. Au contraire de son coéquipier, Daniel Ricciardo trace efficacement son chemin vers la victoire à coups de meilleurs tours en course et dépasse successivement Räikkönen, Hamilton, Vettel et enfin Bottas, au 44e tour. Il déclare : « Je ne gagne jamais de course ennuyante ! » Bottas et Räikkönen l'accompagnent sur le podium, Hamilton est quatrième, devant Verstappen pénalisé. Nico Hülkenberg et Fernando Alonso se classent sixième et septième après avoir dépassé Vettel, en perdition à cause de ses pneumatiques rendus inefficaces par sa toupie ; le leader du championnat se contente donc des quatre points de la huitième place. Carlos Sainz Jr. et Kevin Magnussen ferment la marche dans les points à l'issue d'une course où les vingt voitures engagées sont classées, Brendon Hartley, qui a abandonné, ayant accompli plus de 90 % de la distance totale.
Sebastian Vettel conserve la tête du championnat du monde avec 54 points et devance Hamilton (45 points) et Bottas (40 points). Ricciardo (37 points) prend désormais la quatrième place, devant Räikkönen (30 points) et Alonso (22 points). Mercedes mène dorénavant le classement des constructeurs avec 85 points et devance d'un point Ferrari (84 points). Red Bull Racing, avec 55 points, passe devant McLaren (28 points) ; suivent Renault (25 points), Scuderia Toro Rosso (12 points), Haas (11 points), Sauber (2 points) et Force India (1 point). Williams F1 Team reste la seule écurie à n'avoir pas encore marqué de point.
Temps minimal à réaliser pour la qualification : 1 min 38 s 622 (107 % de 1 min 32 s 171)
Grille de départ
Marcus Ericsson, auteur du vingtième et dernier temps, est pénalisé d'un recul de cinq places sur la grille pour avoir, lors de la première phase des qualifications, ignoré un double drapeau jaune dans le dernier virage en raison de la sortie de piste de son coéquipier. Cette pénalité ne change rien à sa position sur la grille de départ[6],[7].