Ce Grand Prix d'Italie sans enjeu se déroule dans une ambiance délétère du fait des attentats du 11 septembre 2001 à New-York et Washington, qui ont eu lieu le mardi précédent la course. De nombreuses écuries choisissent de prendre le deuil, comme la Scuderia Ferrari qui présente des voitures vierges de tout sponsor et arborant un museau noir. De plus, cette course marque le premier anniversaire du drame du GP d'Italie 2000, au cours duquel un commissaire de course avait trouvé la mort suite au carambolage du deuxième freinage.

Après une saison 2001 catastrophique; Mika Häkkinen annonce qu'il prend une année sabbatique. Visiblement le Finlandais ne s'amuse plus en Formule 1et a l'esprit ailleurs. Comme un signe du destin, il est victime d'un gros accident lors des qualifications. Il perd le contrôle de sa McLaren dans le second Lesmo et frappe le rail très violemment. Heureusement indemne, Häkkinen a dû se dire que décidément ces bêtises ne sont plus faites pour lui. Ron Dennis lui a même déjà trouvé un remplaçant en la personne d'un autre Finlandais, le jeune Kimi Raïkkönen.

Chez Ferrari, on cherche désormais à favoriser Rubens Barrichello afin de lui offrir le titre de vice-champion derrière son leader. Le Brésilien ne compte en effet que neuf points de retard sur Coulthard, alors deuxième mais en difficulté avec une McLaren de plus en plus médiocre.

Des changements de pilotes ont lieu pour cette course. Le jeune Tchèque Thomas Enge remplace Burti, grièvement blessé à Spa, dans la seconde Prost-Acer. Il devient le cinquième pilote titulaire des Bleus cette année-là, mais est surtout le premier pilote issu des anciens pays de l'Est à débarquer en F1. Chez Minardi, le décidément médiocre Tarso Marques cède la place à un riche malais, lui aussi premier représentant de son pays en F1, Alex Yoong.

Montoya signe la pole position, sa troisième de la saison, devant Barrichello, M. Schumacher et R. Schumacher. Trulli est cinquième tandis que les McLaren de Coulthard et Häkkinen sont reléguées au sixième et au septième rang.

Le dimanche matin, sans doute influencé par l'atmosphère très lourde qui règne sur Monza, Michael Schumacher propose au GPDA un « pacte de non agression » pour les deux premières chicanes, afin d'éviter un nouveau drame. Tous les pilotes acceptent, excepté Jacques Villeneuve. Là-dessus, quatre patrons d'écurie dont Flavio Briatore, très remonté, interdisent catégoriquement à leurs pilotes de suivre la consigne de Schumacher. Ce dernier revient à la charge sur la grille de départ, et va voir ses collègues un à un afin de leur proposer l'accord suivant: au premier virage, ils devront freiner 200 mètres avant le point de corde au lieu des 100 mètres habituels. Tous acceptent.

Victimes de soucis techniques de dernière minute, Heidfeld et Fisichella s'élancent depuis les stands.

Départ: Montoya s'envole sans problème et conserve l'avantage sur Barrichello et les Schumacher. Derrière Button démarre en trombe par l'extérieur, mais se retrouve du coup sur la partie sale de la piste. Il loupe donc son freinage à la chicane et percute Trulli, qui part en tête-à-queue en plein milieu de la piste. Grâce à l'échappatoire, tout le monde parvient heureusement à l'éviter.

1er tour: Michael Schumacher, qui s'est fait passer par son frère au départ, attaque celui-ci par l'intérieur du premier Lesmo. Ralf le tasse vers l'extérieur, mais Michael ne cède pas et reprend la troisième place. Trulli ne repart pas et doit abandonner, sa Jordan étant trop endommagée. Button ayant brisé son aileron-avant dans l'incident, il rentre à son stand pour le changer.
Montoya mène devant Barrichello, M. Schumacher, R. Schumacher, Coulthard, de la Rosa, Irvine, Verstappen (qui partait dix neuvième !), Raïkkönen et Alesi. Häkkinen, qui a dû tirer tout droit au premier freinage pour éviter Trulli, n'est que treizième.

3e: Meilleur tour de Barrichello, qui n'est qu'à une demi-seconde de Montoya. En difficulté, Irvine perd deux places au profit de Verstappen et Raïkkönen.

5e: De la Rosa se fait passer par Verstappen dans le premier virage, puis par Raïkkönen et Alesi. Reparti dernier, Button casse son moteur et doit abandonner.
Montoya mène devant Barrichello (1s.), M. Schumacher (2.3s.), R. Schumacher (5.9s.), Coulthard (10.6s.) et Verstappen (16.8s.).

6e: Irvine perd encore des places aux profits d'Häkkinen, Panis et Frentzen.

7e: Le moteur Mercedes de Coulthard rend l'âme. C'est le quatrième abandon de la saison de l'Écossais. Villeneuve prend la neuvième place à Bernoldi. Devant, Ralf Schumacher a décroché par rapport aux trois premiers.

9e: Barrichello se rapproche de Montoya qui ne sort pas très bien de la seconde chicane. Le Brésilien plonge à l'intérieur et s'empare de la tête de la course au premier Lesmo. Montoya se retrouve aussitôt sous la menace de la seconde Ferrari.

10e: Barrichello mène devant Montoya (2s.), M. Schumacher (2.4s.), R. Schumacher (11.6s.). Suivent dans un mouchoir de poche, à plus de vingt-cinq secondes, Verstappen, Raïkkönen et Alesi.

12e: Schumacher tente de passer Montoya à la Variante della Roggia. Montoya conserve son avantage puis bloque sa roue avant-gauche, ce qui le contraint à tirer tout droit à la chicane, sans conséquence pour lui. Devant eux, Barrichello s'est envolé, les reléguant à plus de cinq secondes. Alesi prend la sixième place à Raïkkönen.

14e: Alesi attaque Verstappen dans la première chicane, mais doit couper celle-ci et donc rendre sa place à l'Arrows.

15e: Tête-à-queue de Yoong dans le second Lesmo, juste devant Montoya et Schumacher. Le Malais se retrouve en travers de la piste, mais parvient à se relancer. Irvine, qui n'était plus qu'avant-dernier, abandonne sur panne de moteur.

16e: Alesi déborde Verstappen à la deuxième chicane. Puis Raïkkönen se débarrasse du Hollandais dans la Parabolica.

19e: Michael Schumacher ouvre la première salve de ravitaillement. Il est immobilisé 10.4s. et repart quatrième, derrière Ralf. Arrêt également de Verstappen, qui tombe au quinzième rang.

20e: Après avoir creusé un écart de dix secondes sur Montoya, Barrichello ravitaille. L'opération prend du temps et ce n'est qu'au bout de seize secondes que le Brésilien reprend la piste en quatrième position. Les deux Williams-BMW sont en tête.
Mika Häkkinen range sa McLaren dans l'herbe, transmission cassée, mettant ainsi fin à un week-end calamiteux pour McLaren.

23e: Ravitaillements simultanés d'Alesi (8.1s.) et Raïkkönen (13.3s.), désormais septième et treizième. De la Rosa et Villeneuve prennent leurs places dans les points. Huitième, le très lent Bernoldi bloque ostensiblement Panis, lui-même menacé par Frentzen, et forme ainsi un bouchon de plusieurs voitures.

26e: Montoya mène devant R. Schumacher (23.1s.), Barrichello (25.5s.), M. Schumacher (30.3s.), de la Rosa (54.8s.) et Villeneuve (55.8s.). Abandon de Verstappen sur un souci de pression d'essence.

28e: Tandis qu'il revenait sur le groupe Bernoldi, Montoya effectue son uniquement ravitaillement en 11.9s. Le Colombien ressort troisième, derrière Barrichello. Bernoldi s'arrête enfin, libérant non seulement Panis, mais aussi Frentzen, Fisichella et les deux Sauber.

29e: Frentzen immobilise sa Prost après la deuxième chicane, victime d'une panne de transmission.

30e: Désormais leader, Ralf Schumacher signe le meilleur tour en course.

33e: Second arrêt d'Alesi, qui cède sa septième place à Raïkkönen.

34e: Arrêt de Villeneuve en 9.9s. Le pilote BAR conserve sa sixième place. Très long arrêt d'Alonso, victime d'un problème de fixation de sa roue arrière droite.

35e: R. Schumacher ravitaille à la fin de ce tour pendant 7.9s. Il ressort quatrième, laissant la première place à Barrichello.

37e: Ravitaillement de de la Rosa en 9.1s. Le pilote Jaguar conserve sa cinquième place.

39e: Meilleur tour de R. Schumacher en 1'25''073. Barrichello fait un peu moins bien avec 1'25''221, mais ne compte qu'une quinzaine de secondes d'avance sur Montoya alors qu'il doit encore passer par son stand.

41e: Deuxième arrêt de Michael Schumacher en 6.7s. Le champion du monde repart quatrième.

42e: Alors qu'il a toujours seulement quinze secondes sur Montoya, Barrichello effectue son second ravitaillement. Il repart au bout de 6.4s, mais les deux Williams sont passés en tête.

46e: Barrichello est revenu dans les échappements de Ralf Schumacher.

47e: Dans la grande ligne droite Barrichello déborde R. Schumacher par l'extérieur. L'Allemand conserve sa position à la première chicane, mais en coupant cette dernière. Il doit donc laisser passer la Ferrari qui s'empare de la deuxième place.

48e: Yoong sort de nouveau dans le second Lesmo, plante sa Minardi dans les graviers et cette fois ne repart pas. Abandon également de Bernoldi suite à une panne électronique.

50e: Barrichello n'est plus qu'à six secondes de Montoya, mais il lui reste trop peu de temps pour espérer le rattraper. R. Schumacher en revanche perd complètement pied par rapport au Pauliste.

53ème et dernier tour: Juan-Pablo Montoya remporte sa première victoire en Formule 1, la première également d'un Colombien. Barrichello, deuxième, revient à seulement trois points de Coulthard mais passe à côté d'une occasion de s'emparer de la deuxième place au championnat. Ralf Schumacher est troisième et son aîné Michael, en retrait ce week-end là, quatrième. De la Rosa est cinquième, suivi de Villeneuve. Sont aussi à l'arrivée Raïkkönen, Alesi, Panis, Fisichella, Heidfeld, Enge et Alonso.