De acuerdo a un comunicado, Hamilton salió de la parrilla al mismo tiempo que los otros pilotos, pero inmediatamente quedó atrás, cayendo al sexto lugar antes de la primera curva.
Rosberg, que partió desde el segundo lugar, tomó la punta temprano y se enfiló a su séptima victoria de la temporada, la segunda en fila del año y la primera de su carrera en el histórico circuito de Monza, el que más carreras ha albergado en la historia de la Fórmula Uno.
Rosberg de paso redujo la ventaja de Hamilton, líder del campeonato, a dos puntos con siete carreras por disputarse.
El británico remontó durante el resto de la carrera para terminar en el segundo puesto.
Desde 2000, el dueño de la pole había ganado 13 de las 16 carreras en Monza previas a la del domingo, incluyendo las seis últimas —tres de ellas ganadas por Hamilton.
El alemán Sebastian Vettel y el finlandés Kimi Raikkonen, ambos de Ferrari, cruzaron la meta en tercero y cuarto lugar, respectivamente.
El mexicano Sergio Pérez (de la escudería Force India) terminó en el octavo sitio, y su compatriota Esteban Gutiérrez (Haas) en el 13ro.
Rosberg festejó su triunfo en cuanto descendió del auto, asiéndose en broma de una cámara de televisión. Luego saltó a un grupo de miembros de su equipo que lo alzaron al aire.
Después de registrar el mejor tiempo en la prueba clasificatoria, la estrategia de Mercedes de realizar una sola parada en los pits resultó mejor que el plan de dos paradas de Ferrari.