Le vetture erano suddivise in classi in base alla cilindrata. Fu la Mille Miglia con meno partenti della storia, si iscrissero 61 concorrenti, di questi 57 presero il via da Brescia e solo 29 di loro completarono il percorso.[1]
Il percorso venne modificato rispetto all'anno precedente in tre puntiห tra Cremona e Parma (dove si transita attraverso Piacenza anzichรฉ attraverso Casalmaggiore), tra Padova e Treviso (passando da Venezia/Mestre per attraversare il nuovo ponte sulla laguna appena costruito) e tra Treviso e Vicenza (eliminato il passaggio da Feltre).
La Mille Miglia 1934 fu teatro di uno straordinario duello tra Achile Varzi e Tazio Nuvolari; entrambi al volante di due Alfa Romeo 8C 2300. Achille Varzi correva per la Scuderia Ferrari in coppia con Amedeo Bignami su un'Alfa Romeo 8C 2300 Monza Spider Brianza Biposto con cilindrata aumentata a 2600 cm3 e carburatore Weber. Tazio Nuvolari correva invece da privato in coppia con Eugenio Siena su una 8C 2300 Monza Spider Brianza Biposto con carburatore Memini perfettamente messa a punto direttamente dal capo tecnico dell'Alfa RomeoVittorio Jano. In pratica le vetture sviluppavano entrambe 180 CV e la gara fu una sfida tra i due piloti Alfa Romeo che si risolse a favore di Varzi. Al talento indiscutibile del pilota si sommรฒ la perfetta gestione sportiva di Enzo Ferrari che scelse gomme Pirelli per la sua Scuderia anzichรฉ Dunlop, preferite da Nuvolari, fatto decisivo sulle strade venete bagnate dalla pioggia. Il 1934 venne visto come la rivincita di Varzi che riuscรฌ a vincere una 1000 Miglia davanti a Nuvolari dopo la sconfitta subita nell'edizione 1930.
La gara prese il via alle 4 del mattino sotto la minaccia della pioggia che cominciรฒ poco dopo e scese fino a Firenze. L'orario di partenza venne anticipato rispetto al solito per permettere lo svolgimento della gara durante il giorno. Alle 5:40 partรฌ Nuvolari, seguito 4 minuti dopo da Varzi. Varzi raggiunse Nuvolari e sulla via per Roma si superarono ripetutamente a vicenda. A Firenze e al giro di boa a Roma in testa perรฒ c'era l'Alfa Romeo 8C 2300 di Mario Tadini e Nando Barbieri. Poco dopo Varzi prese il comando della corsa, seguito da Nuvolari a pochi secondi di distanza. Quando raggiunsero Terni sulla via di ritorno a Brescia, Varzi aveva ottenuto un vantaggio di quasi 3 minuti sul primo inseguitore, ridotto poi a 20 secondi mentre correvano lungo la costa adriatica. La gara di Tadini finรฌ quando la sua leva del cambio si spezzรฒ e Louis Chiron, alla sua prima Mille Miglia, lo superรฒ e ottenne il terzo posto che mantenne fino alla bandiera a scacchi.
Al controllo orario di Bologna Nuvolari era in testa, grazie anche ad una foratura di Varzi, ma all'assistenza di ImolaEnzo Ferrari fece cambiare le gomme a Varzi facendogli montare pneumatici Pirelli ancorizzati (procedura che rendeva le gomme piรน aderenti sul bagnato grazie a degli speciali intagli) per migliorare la tenuta sulle strade venete in vista della pioggia che avrebbe ricominciato a cadere. Nuvolari invece rimase fedele alle Dunlop e venne superato sotto la pioggia sul ponte stradale di Venezia. Al traguardo l'ordine rimase lo stesso e Achille Varzi vinse la sua prima, e unica, Mille Miglia con solo 8 minuti e 53" di vantaggio su Nuvolari dopo 14 ore di gara.