Les pilotes prenant part aux essais avec le SREC sont signalés par la mention SREC.
La séance Q3 a été stoppée sur drapeau rouge à 26 secondes de son terme à la suite de la sortie de piste de Rubens Barrichello.
Nick Heidfeld, auteur du septième temps des qualifications est pénalisé à cause d'un poids non conforme de sa monoplace. Il a également changé de moteur et de boîte de vitesses. Rétrogradé à la dernière place, il s'élance depuis la pit-lane.
Rubens Barrichello, auteur du cinquième temps des qualifications, recule de cinq places sur la grille de départ à la suite d'un changement de boîte de vitesses et s'élance de la dixième place. Il part finalement neuvième à la suite du déclassement de Nick Heidfeld.
Les pilotes prenant part au Grand Prix avec le SREC sont signalés par la mention SREC.
Bien que la nuit soit tombée à Singapour, le thermomètre affiche 30 °C dans l'air et 32 °C sur la piste lorsque les pilotes se rangent sur la grille de départ, à l'exception de Nick Heidfeld qui s'élance depuis la pitlane après que sa monoplace se soit révélée en dessous du poids minimum. À l'extinction des feux, Lewis Hamilton, en pole position et muni du SREC, file en tête devant Nico Rosberg qui a pris le meilleur sur Sebastian Vettel qui précède Fernando Alonso. Celui-ci est d'emblée pressé par Mark Webber, qui le dépasse, de même que Timo Glock. Les commissaires sportifs jugent toutefois la manœuvre trop osée et contraignent le pilote australien à rendre leurs positions à ses adversaires.
À la fin du premier tour, Hamilton possède près d'une seconde d'avance sur Rosberg qui maintient sa pression. Dès le troisième tour, Romain Grosjean abandonne à la suite de problèmes de freins. Après 10 tours, Hamilton précède Rosberg de 2 secondes, Vettel de 4 s, Glock de 14 s, Alonso de 19 s, Webber de 21 s, Rubens Barrichello de 23 s, Robert Kubica de 25 s, Heikki Kovalainen de 27 s et Jenson Button de 29 s.
Au 17e tour, Vettel est le premier à repasser au stand, suivi au tour suivant par Rosberg. Surpris au freinage sur la voie de sortie des stands, l'Allemand coupe la ligne blanche et écope d'un drive-through qui va gâcher sa course. Hamilton stoppe au 20e tour, au moment où Sutil tente de passer Alguersuari : l'Espagnol repousse l'attaque et son rival allemand perd le contrôle de sa Force India. En reprenant la piste après ce tête-à-queue, Sutil, masqué par un virage en angle droit, est percuté par Nick Heidfeld.
Le carambolage laisse de nombreux débris sur la piste et provoque l'intervention de la voiture de sécurité. Revenu ravitailler, Alguersuari repart alors que ses mécaniciens n'ont pas encore retiré le tuyau. La course est relancée au 25e tour avec Hamilton aux commandes. À la suite de la sanction infligée à Rosberg reparti 14e Vettel hérite de la seconde place devant Glock, Alonso, Barrichello, Kovalainen, Button, Webber, Kubica et Kazuki Nakajima.
À mi-parcours, Hamilton et Vettel ne sont toujours séparés que de quelques dixièmes. Vettel préfère toutefois attendre la deuxième vague de ravitaillement pour tenter de prendre l'avantage sur son rival. Au 39e tour, alors qu'Hamilton occupe toujours la première place, Vettel effectue un deuxième passage par son stand mais un excès de vitesse en repartant lui vaut un drive-through, permettant à Timo Glock de prendre la seconde place devant Alonso.
En délicatesse avec ses freins, Mark Webber perd le contrôle de sa monoplace à la suite de l'explosion d'un disque avant et termine dans le mur. Hamilton et Glock effectuent leur dernier ravitaillement, laissant Alonso en tête pour quelques boucles avant son retour au stand à 10 tours de l'arrivée. Il repart en troisième position, mais désormais distancé, de même que Button, contraint de baisser sa cadence à la suite de soucis de freinage qui ont conduit les pilotes Toro Rosso à l'abandon.
Lewis Hamilton coupe la ligne en vainqueur pour la deuxième fois de la saison, accompagné par Glock et Alonso sur le podium. Vettel, malgré trois arrêts, inscrit les points de la quatrième place et devance Button et Barrichello. Kovalainen et Kubica se partagent les deux dernières places dans les points à Singapour.
Pole position et record du tour
Pole position : Lewis Hamilton (McLaren-Mercedes) en 1 min 47 s 891 (169,271 km/h). Le meilleur temps des qualifications a été quant à lui réalisé par Nico Rosberg, lors de la Q2, en 1 min 46 s 197.
Sebastian Vettel atteint la barre des 100 points inscrits en championnat du monde
Fin de série pour Nick Heidfeld qui abandonne et n'est pas classé pour la première fois après 41 arrivées consécutives parmi les pilotes classés et 33 arrivées consécutives en recevant le drapeau à damier.
Bob Bell est le nouveau directeur de l'écurie Renault F1 Team en remplacement de Flavio Briatore. Il conserve néanmoins sa fonction initiale de directeur technique de l'écurie.
À la suite du scandale du « Singaporegate », Renault F1 Team perd deux de ses commanditaires majeurs, le sponsor-titre de l'écurie, ING et Mutua Madrilena. Les monoplaces n'arboreront plus ni les couleurs d'ING ni celles de Mutua Madrilena jusqu'à la fin de la saison.
À l'issue de cette course et à la suite de l'abandon de Mark Webber, Jenson Button, Rubens Barrichello et Sebastian Vettel sont désormais les seuls pilotes mathématiquement capables de remporter le championnat du monde. Ce titre serait le premier pour chacun des postulants encore en lice.