Rosberg sufrió la presión de Hamilton en los últimos compases tras una estrategia de tres paradas en Interlagos, pero supo conservar la diferencia para adjudicarse el triunfo.
El resultado significa que Hamilton mantiene una diferencia de 17 puntos sobre Rosberg de cara a la ronda final en Abu Dhabi, teniendo ésta doble puntuación como recompensa para los pilotos.
Mientras que la diferencia entre las dos Flechas Plateadas fue de un poco más de un segundo cuando cayó la bandera a cuadros, Massa terminó a unos 40 segundos en la tercera posición.
Rosberg hizo una buena salida con la que mantuvo el liderato de la carrera cuando las luces se apagaron, mientras que Hamilton pudo mantener a los dos Williams por detrás suyo aunque con algunas dificultades.
El piloto alemán siguió aumentando la diferencia en los primeros compases y, tras una primera fase de paradas en boxes sin problemas, parecía que tenía la carrera bajo control.
Pero Hamilton, en una repetición de la anterior carrera en Austin, incrementó su ritmo en el siguiente stint y logró una vuelta rápida tras la segunda parada de Rosberg.
Hamilton tiró por la borda todo su esfuerzo, cuando sufrió un medio trompo en la salida de la curva 4 y en consecuencia incrementó la diferencia a favor de Rosberg.
Pero Hamilton no se rindió, reduciendo una vez más las distancias con Rosberg y pegándose a la parte posterior del monoplaza del alemán tras la última fase de paradas en boxes.
La diferencia entre los dos primeros se redujo a medio segundo cuando la lucha llegó a su punto álgido, pero Rosberg respondió brillantemente para adjudicarse la victoria.
Massa, a más de medio minuto terminó en tercera posición, generando el aplauso de sus seguidores locales, y a unos segundos por detrás terminaron Jenson Button con su McLaren y el Red Bull de Sebastian Vettel.
Massa se recuperó de una penalización de cinco segundos en forma de stop&go por superar la velocidad en el pit lane, y posteriormente tuvo que vivir una situación embarazosa cuando se confundió y se dirigió a los boxes de McLaren para hacer un nuevo cambio de neumáticos.
Fernando Alonso superó a su compañero de equipo en Ferrari Kimi Räikkönen para terminar en sexta posición en una ajustada batalla, después de que éste último– que optó por una estrategia de solo dos paradas– sufrió un retraso en una de sus paradas en boxes por un problema con el elevador delantero.
Nico Hülkenberg fue uno de los cuatro pilotos que empezó la carrera con los Medios y durante unos instantes se situó líder, pero se tuvo que conformar con la octava posición a medida que se desarrollaba la estrategia.
Los últimos puntos fueron para el debutante de McLaren Kevin Magnussen y para Valtteri Bottas, cuya carrera se vio truncada por un supuesto problema con el cinturón de seguridad durante su primera parada.
Daniel Ricciardo y Romain Grosjean fueron los únicos abandonos; Ricciardo sufrió un problema de suspensión mientras luchaba por los puntos, y Grosjean se retiró poco después.detener el coche en la curva número 10.