In Italien kam Thorsten auf P7 in der Quali, während sich Michael Schumacher die Pole holte und diesmal Montoya weit hinten starten musste. Am Start kam Thorsten sehr gut weg und ging direkt auf P5 vor, während wenig später Trulli einen Fehler in der Lesmo 2 machte und Thorsten so auf P4 kam. Von hinten drückte jedoch Button und schließlich machte Thorsten einen Fehler in der ersten Schikane und drehte sich. Er rutschte dadurch auf P7 ab, konnte aber dem Trio Heidfeld, Räikkönen, Irvine direkt folgen. Nach und nach holte er sich die Plätze zurück, bis es zu den Pitstops ging.

Auf letzter Rille und mit stehenden Rädern ging es in die Box, er schaffte es gerade so eine Strafe zu vermeiden. Dadurch gewann er jedoch wertvolle Zeit und war im bereinigten Feld nun 3 Sekunden vor seinen Verfolgern, während er auf Button immer weiter aufholen konnte. In der vorletzten Runde war er schließlich im Windschatten und konnte damit in die letzte Runde rein an Button vorbei gehen. Dieser versuchte zwar zu kontern, doch kam nicht mehr zurück auf P3. Ralf Schumacher siegte dagegen, da Michael Schumacher am Ende noch einen Fehler machte und nur zweiter wurde. Hinter Button wurde Irvine fünfter vor Heidfeld. Während Heidfeld zum ersten Mal Punkte holte, wurde Montoya nur 13. des Rennens.

In der Meisterschaft hat Michael Schumacher damit nun 8 Punkte Vorsprung und kann bereits beim nächsten Rennen in Indianapolis Weltmeister werden. Montoya ist weiterhin 2., Ralf Schumacher folgt 17 Punkte dahinter. Thorsten fehlen weitere 16 Punkte, er liegt nun jedoch 6 Punkte vor Coulthard. In der Konstrukteurswertung ist Williams 22 Punkte vor Ferrari und kann ebenso den Titel beim nächsten Rennen gewinnen, dahinter ist McLaren vor Jaguar und Renault. Diese 3 Teams sind gerade einmal 2 Punkte voneinander getrennt.