Ce Grand Prix d'Italie ne semble curieusement pas promis à la Scuderia Ferrari. En effet, les essais ayant eu lieu à Monza la semaine précédant la course ont vu la domination des Williams-BMW, dont les pneus Michelin semblent supérieurs aux Bridgestone. Mais le manufacturier japonais apporte un nouveau type de gommes pour le Grand Prix qui se révèlent plus efficaces. Néanmoins, la pole position n'échappe pas à Williams, grâce à Montoya. Le Colombien signe au passage la pole la plus rapide de l'histoire de la Formule 1, à 259.828 km/h de moyenne, battant le vieux record établi par Keke Rosberg à Silverstone en 1985. A ses côtés en première ligne, on retrouve M. Schumacher, devant R. Schumacher et Barrichello. La troisième ligne est composée de l'étonnant Irvine sur sa médiocre Jaguar, devant Raïkkönen. Coulthard n'est que septième devant l'autre Jaguar de de la Rosa. Après une saison calamiteuse, l'écurie britannique connaît un éphémère regain de forme. L'équipe qui fait la grimace après ces qualifications est Renault: Trulli n'est que onzième, Button dix-septième !

Sur le plan plus anecdotique, chez Minardi Alex Yoong retrouve son volant, qu'il avait abandonné pour deux GP à Davidson. Chez Sauber, Heidfeld et Massa testent le système HANS, conçu pour protéger la tête et le cou des pilotes, et qui deviendra obligatoire en 2003. Enfin toujours aucuns trace des Arrows, dont on annonce un hypothétique rachat par un groupe américain.

Victime d'un problème technique sur la grille de départ, Trulli doit s'élancer en fond de grille.

Départ: Montoya prend un mauvais envol et se rabat sur M. Schumacher. Mais ceci ne profit qu'à son coéquipier qui s'engouffre à l'intérieur. R. Schumacher et Montoya abordent côte à côte la première chicane, que Ralf coupe allègrement et s'empare ainsi de la tête. Barrichello prend quant à lui l'avantage sur Schumacher. Dans la chicane Coulthard heurte légèrement l'arrière de son équipier et casse son aileron avant. Derrière, excellents départs des Toyota qui se retrouvent à la porte des points.

1er tour: R. Schumacher mène devant Montoya, Barrichello, M. Schumacher, Raïkkönen, Irvine, McNish, Salo, Panis et Villeneuve. Coulthard rentre à son stand pour changer d'aileron avant et repart bon dernier.

2e: Barrichello met la pression sur Montoya.

3e: R. Schumacher mène devant Montoya (1s.), Barrichello (1.3s.), M. Schumacher (2.5s.), Raïkkönen (6.9s.) et Irvine (7.7s.).

4e: Victime d'un problème moteur, Ralf Schumacher ralentit soudainement à l'abord de la Parabolica et laisse passer Montoya et Barrichello. Son moteur BMW part en fumée dans les mètres qui suivent.

5e: Tandis que Ralf arrête sa machine, Barrichello déborde Montoya dans la ligne droite, s'impose au premier freinage et s'empare du commandement. Plus loin, ne voulant pas céder le pas au Brésilien, Montoya loupe complètement son freinage à la Variante della Roggia et sort dans les graviers. Il revient en piste mais est désormais une proie facile pour M. Schumacher, revenu dans ses échappements.

6e: Schumacher prend l'aspiration de Montoya dans la ligne droite et le passe sans problème. Les Williams n'auront donc fait illusion que cinq petits tours face aux Ferrari.

7e: Panis prend la septième place à Salo.

10e: Barrichello est l'homme le plus rapide en piste et compte déjà dix secondes d'avance sur Schumacher et quinze secondes sur Montoya. Plus loin McNish, en sixième position, bloque un groupe composé de Panis, Salo, Heidfeld et Trulli.

13e: Victime d'un problème de suspension, McNish ralentit et revient à son stand. Il repart mais est obligé d'abandonner un tour plus tard et passe ainsi à côté de sa dernière chance d'inscrire des points en 2002.

14e: Barrichello mène devant Schumacher (13.6s.), Montoya (24.1s.), Raïkkönen (32.9s.), Irvine (35.8s.) et Panis (39.3s.).

15e: Barrichello signe le meilleur tour en 1'23''657'''. Luttant pour la douzième place, de la Rosa dépasse Massa en coupant la première chicane.

16e: Massa attaque de la Rosa à la chicane Ascari mais les deux voitures se touchent. La suspension avant-gauche de l'Espagnol se brise et casse son aileron, ce qui l'oblige à arrêter sa voiture sur le bas-côté, avec la roue de travers.

17e: Victime d'une crevaison après son choc avec de la Rosa, Massa sort de la piste à la Variante Ascari et doit s'immobiliser dans les graviers.

18e: Huitième, Heidfeld ouvre la première salve de ravitaillements.

19e: Barrichello ravitaille en fin de tour pendant 8.4s. Il laisse la première place à Schumacher. Panis s'arrête lui-aussi en 9.8s., et repart onzième.

21e: Subissant une panne électronique sur sa Minardi, Webber doit se retirer de l'épreuve.

22e: Ravitaillement de Trulli qui chute du septième au treizième rang.

25e: Arrêt de Button, qui passe de la septième à la douzième place, et se retrouve devant son équipier.

28e: Possédant une dizaine de secondes d'avance sur son équipier, Schumacher s'engouffre dans les stands et s'y arrête 10.8s. Il ressort troisième. Arrêt d'Irvine en 12s. Le pilote Jaguar ne perd qu'une place, au profit de Salo.

29e: Victime d'un souci technique, Alex Yoong revient au stand Minardi. Il y reste plus de cinq tours avant de repartir.

30e: Le moteur de Raïkkönen se brise dans la Rettifilo Centrale. C'est la cinquième fois cette saison qu'il abandonne sur un problème de ce type. Montoya ravitaille à la fin de ce tour pendant 11.4s., et repart en troisième position.

31e: Arrêt de Salo, qui occupait alors la quatrième place. Il dure dix secondes, mais le Finlandais repart seulement douzième, derrière les Renault qui ne s'arrêteront plus.

33e: Barrichello mène devant Schumacher (23.7s.), Montoya (48.3s.) et Irvine (1m. 13s.). Suivent Villeneuve et Fisichella, qui ne se sont pas arrêtés, Panis, Heidfeld, Coulthard et Button.

34e: Montoya revient au stand Williams, victime d'un problème de suspension. Les mécaniciens observent sa FW24, mais il n'y a rien à faire: c'est l'abandon. Salo effectue une pénalité pour avoir mordu la ligne blanche en sortant des stands et perd ainsi toutes chances d'inscrire des points. Arrêt de Villeneuve, qui se retrouve dixième. Plus loin Trulli passe son équipier Button.

36e: Second arrêt de Barrichello pendant 8.4s. Le Brésilien ressort toujours en tête, juste devant Schumacher, qui semble s'être retenu de dépasser son équipier. Il laisse en effet assez clairement la victoire à son lieutenant.

37e: Ravitaillements de Fisichella et de Coulthard. Ils repartent septième et neuvième, Villeneuve s'intercalant entre eux. Panis, qui doit encore s'arrêter, menace la troisième place d'Irvine. Derrière les deux Renault de Trulli et Button sont dans les points.

39e: Panis passe Irvine dans la Parabolica.

41e: Second arrêt de Panis (7s.). Le Grenoblois repart sixième, tandis que derrière Coulthard déborde Villeneuve pour la huitième place.

42e: Schumacher laisse passer Coulthard et Villeneuve, ce qui étonne le public qui croit à une panne sur la Ferrari. A vrai dire l'Allemand a simplement décidé de ne pas s'exposer à la lutte entre ces deux pilotes.

47e: Coulthard attaque Fisichella à la première chicane, mais rate son freinage et doit tirer tout droit, laissant filer l'Italien. Salo sort dans les graviers à la sortie de la Parabolica, mais parvient à faire revenir sa Toyota en piste.

51e: Comptant jusqu'alors huit secondes d'avance sur son équipier; Barrichello laisse ce dernier revenir dans ses roues pour effectuer une parade finale. De son côté Coulthard vient enfin à bout de Fisichella et se retrouve septième.

53ème et dernier tour: Rubens Barrichello remporte sa quatrième victoire en carrière et s'assure ainsi quasiment du titre de vice-champion du monde, du fait des abandons des deux pilotes Williams. Second, Schumacher complète sans forcer un nouveau doublé pour Ferrari. Troisième sur sa Jaguar, Irvine est le héros du jour et est également à la fête sur le podium, en tant qu'ancien pilote Ferrari. Les tifosi sont ravis de ce premier doublé rouge à Monza depuis 1998. Trulli et Button, quatrième et cinquième, assurent de précieux points à Renault, tandis que Panis se contente du sixième rang. Coulthard conclut à la septième place un week-end désastreux pour McLaren, comme souvent en Italie. Suivent Fisichella, Villeneuve, Heidfeld, Salo, Sato et Yoong, qui finit à six tours.

Après la course les commissaires de course italiens examinent l'incident ayant impliqué Massa et de la Rosa, suite à une réclamation du pilote Jaguar, et concluent contre le Brésilien. Il reçoit une pénalité de dix places sur la grille pour la prochaine course aux États-Unis. Une autre investigation concerne le V10 de Barrichello, mis sous scellé après la course pour vérification. Finalement aucune anomalie n'est découverte et la victoire du Brésilien est validée.