Tuż przed startem wyścigu rozpętała się ulewa i sędziowie zadecydowali, że po raz pierwszy start odbędzie się za samochodem bezpieczeństwa. Po blisko 50 minutach neutralizacji kierowcy dostali zielone światło i wtedy na poważnie rozpoczął się wyścig. Od pierwszych okrążeń walka była bardzo wyrównana i na przesychającym torze na prowadzeniu znalazła się Toyota #6, jednak rywale byli bardzo blisko i prowadzenie zmieniało się z każdą turą pit stopów. Jeszcze przed upływem dwóch godzin z walki o czołowe lokaty odpadło jednak Audi #7 po awarii turbiny.
Porsche i Toyota tasowały się na prowadzeniu w trakcie kolejnych godzin i przed zmrokiem załoga samochodu z numerem sześć miała około 15 sekund przewagi nad najszybszym Porsche. Noc niewiele zmieniła i cały czas trwała niemiecko-japońska batalia, z której jednak odpadło Audi, gdyż #8 musiało zaliczyć nadprogramowy pit stop po uszkodzeniu opony. Kluczowa dla losów wyścigu okazała się neutralizacja tuż nad ranem po pożarze prywatnego prototypu ekipy ByKolles. Toyota zadecydowała o pit stopie obu samochodów podczas neutralizacji, co po zmianie opon w Porsche – już po restarcie – dało im prowadzenie z przewagą około 50 sekund.
Marka ze Stuttgartu nie powiedziała jednak ostatniego słowa i w trakcie kolejnych trzech godzin udało im się powrócić do walki i przedzielić obie Toyoty. Tym razem na czele mieliśmy jednak piątkę, choć druga załoga również nie była daleko. Ostatecznie jednak nie było dane im podjąć walki o wygraną, gdyż na około 3 godziny przed końcem Kamui Kobayashi popełnił błąd w zakrętach Porsche i po obrocie zwiedzał żwirowe pobocze. Strata 20 sekund nie byłaby jednak taka straszna, gdyby nie uszkodzony układ chłodzenia, który na dłuższą chwilę uziemił samochód w boksie.
Choć 919 Hybrid notowało lepsze czasy okrążeń, to jednak Niemcy nie dali rady zniwelować przewagi Toyoty wynikającej z możliwości przejechania dodatkowego kółka pomiędzy kolejnymi pit stopami na uzupełnienie paliwa. Kiedy wydawało się już, że Nakajima minie linię mety z przewagą 30 sekund nad rywalami, w jego aucie doszło do awarii układu napędowego. Na dystansie zaledwie okrążenia Porsche przejęło prowadzenie i zaliczyło drugie z rzędu zwycięstwo w Le Mans. Jako, że Toyota #5 nie zdołała minąć lini mety, to w ogóle nie została sklasyfikowana – niczym Carlos Sainz przegrywający tytuł na ostatnim odcinku Rajdu Wielkiej Brytanii w sezonie 1998, kiedy to właśnie japońskiemu producentowi pewna wygrana uciekła z rąk przez pożar Corolli.
W takim układzie wygrana przypadła Neelowi Jani, Romainowi Dumasowi oraz Markowi Liebowi, przed drugą Toyotą, która finiszowała ze stratą trzech okrążeń. Audi niespodziewanie załapało się na najniższy stopień podium, kiedy Lucas di Grassi, Oliver Jarvis i Loic Duval minęli linię mety ze stratą 12 okrążeń. Za ich plecami znalazł się siostrzany samochód – dodatkowe pięć kółek z tyłu.
W klasie LMP2 triumfowała ekipa Signatech Alpine z Gustavo Menezesem Stephane Richelmim i Nicolasem Lappierem za kierownicą. Udało im się o ponad dwie minuty wyprzedzić ekipę G-Drive, natomiast podium uzupełnił zespół SMP Racing. W GTE Pro triumfował powracający do Le Mans Ford. Amerykańska ekipa była bardzo szybka od samego początku, jednak z dystansem wyścigu najlepiej poradziła sobie załoga #68 (Sebastien Bourdais, Dirk Muller i Joey Hand), która po zaciekłej walce o nieco ponad minutę wyprzedziła Ferrari ekipy Risi Competizione (Mateo Malluceli, Giancarlo Fisichella i Toni Vilander). Czołową trójkę uzupełnił Ford z numerem 69. W Klasie GTE Am triumfowało Ferrari ekipy Scuderia Corse.
