Antes del comienzo de la carrera, varios coches tuvieron que moverse a la parte trasera del campo: cambios de motor para el polesitter Greg Biffle, Ryan Newman, Ricky Craven, y el ganador de la carrera de 1990 Derrike Cope. El novato y debutante en la Copa Sprint, Scott Riggs, comenzó desde la parte trasera en un coche de reserva. Esto significó que el ganador del Duelo Gatorade #1, Dale Earnhardt, Jr. tomó el primer puesto de salida y lideró las primeras vueltas.
Mark Martin, que venía de una decepcionante temporada el año pasado, abandonó la carrera con un motor soplado en la vuelta 8, lo que provocó la primera precaución. En la vuelta 26, su compañero de equipo de Roush Racing, Jeff Burton, se unió a él en el garaje, igualmente con un fallo de motor. Kevin Harvick hizo el primer cambio de líder en la vuelta 30. Cuatro vueltas más tarde, Cope hizo un trompo en la curva 4, recogiendo a Scott Riggs; esto provocaría la segunda advertencia. Tras la primera ronda de paradas en boxes con bandera verde, Tony Stewart tomó la delantera. Él y Jimmie Johnson se intercambiaron unas cuantas veces mientras navegaban entre los coches doblados (la mayoría de ellos estaban en la «cola» de la vuelta del líder, dado que el accidente de la vuelta 34 ocurrió durante las paradas en boxes) antes de que Earnhardt, Jr. recuperara el liderato.
En la vuelta 60, se produjo la tercera precaución cuando Rusty Wallace, Ken Schrader y Jeff Green chocaron en la recta de atrás. Tras la reanudación, Stewart y Earnhardt, Jr. lucharon por el liderato hasta que se produjo un gran accidente en la recta trasera en la vuelta 71. Esto comenzó cuando los novatos Brian Vickers y Johnny Sauter hicieron contacto, recogiendo a Marlin, Newman, el ganador defensor de las 500, Michael Waltrip, John Andretti, Kevin Lepage, Terry Labonte; Johnny Benson, Jr; Scott Riggs, Robby Gordon, y Jamie McMurray. Waltrip se llevó la peor parte, ya que su coche se fue a la hierba del infield. La fricción, combinada con el hecho de que las lluvias que habían arrasado la carrera de Busch el día anterior, hicieron que la llanta se clavara en la hierba del infield. El coche volcó tres veces, levantó mucha suciedad y se detuvo sobre su techo. Se produjo un retraso temporal bajo una larga advertencia (aunque la carrera no tuvo bandera roja) mientras los equipos de emergencia debatían si levantar o no el coche de Waltrip antes de sacarlo. La situación se agravó debido al tamaño de Waltrip.
Jeff Gordon lideró el campo en la vuelta 81 de reinicio. Desde la vuelta 81 hasta la 200 se corrió sin precauciones. Los principales competidores durante la segunda mitad de la carrera seguían siendo Stewart y Earnhardt, Jr. que combinados lideraron 101 de las 120 vueltas finales. Fueron los dos coches más fuertes del día, ya que lideraron durante más de 156 vueltas (98 de Stewart y 56 de Earnhardt, Jr.). Cuando los líderes entraron en boxes en la vuelta 137, Sauter (que estaba cinco vueltas por debajo tras los daños sufridos por su coche en la vuelta 71) intentó entrar en boxes con ellos pero tuvo evidentes problemas de frenado. Tuvo que dar un volantazo para esquivar a Kurt Busch (que llevaba una vuelta menos después de que un contacto con Earnhardt, Jr. al principio de la carrera le pinchara un neumático) y voló por el pitlane a más de 100 mph. Sabiamente, no intentó parar en su box y dio la vuelta a la pista para volver a intentarlo. Su penalización por exceso de velocidad le hizo retroceder más. Durante la ronda final de paradas en boxes con bandera verde, a falta de unas 30 vueltas, Biffle intentó ganar terreno a los líderes en la entrada a boxes, pero era evidentemente más rápido que el grupo de coches que corrían a la velocidad del pit lane. Se colocó detrás de ellos antes de entrar en boxes, pero su penalización por exceso de velocidad le dejó fuera del Top 10 y de la lucha por la victoria.
Cuando terminaron las últimas paradas en boxes con bandera verde, el novato Scott Wimmer de Bill Davis Racing estaba al frente. El equipo sólo había cambiado los neumáticos del lado derecho, lo que lo elevó de un probable séptimo u octavo lugar a una oportunidad de ganar. Desafortunadamente, no tenía un compañero de drafting y fue alcanzado por los más rápidos Stewart y Earnhardt, Jr. a 25 vueltas del final. Earnhardt, Jr. pasó a Stewart en la vuelta 181 y lo mantuvo a raya en las vueltas restantes para ganar su primera Daytona 500. Earnhardt, Jr. ganó la carrera exactamente tres años después del accidente mortal de su padre en la última vuelta de la carrera de 2001, en la que Waltrip había ganado su primera carrera, que a su vez se produjo tres años después de la victoria de Earnhardt en la carrera de 1998.
Este patrón de que un piloto con alguna conexión con Earnhardt, Jr. gane la Daytona 500 cada tres años (desde la victoria de Earnhardt, Sr. en 1998) ha continuado. Kevin Harvick, que sustituyó a Earnhardt tras su muerte, ganó la carrera de 2007 superando por poco a Mark Martin. Jamie McMurray, que conduce para Earnhardt Ganassi, ganó la carrera de 2010. El piloto de Hendrick Motorsports (equipo en el que estaba Earnhardt Jr. en ese momento) Jimmie Johnson ganó la carrera de 2013, aunque Earnhardt Jr. fue segundo en esa carrera y ganó la de 2014, justo diez años después.