デトロイト２戦目は佐藤琢磨がPPを獲得。アンドレッティのチームメイトであるライアン・ハンターレイが２位となり、フロントロー。
１戦目を完勝したグラハム・レイホールは３位で、前の２台の出方を見ると語り、前戦のように自分でレースをコントロールは出来ない上、気温が上がり、レッドタイヤがどれだけ保つのかを気にしている様子。
コナー・デイリー、アレキサンダー・ロッシ、カルロス・ムニョス以外は全員がレッドタイヤを装着。
早めにブラックタイヤに履き替える３ストップとレッドで引っ張り、２ストップで走り切る２つのストラテジーが交錯する。無論、どこでイエローが出るかによっても、レースの流れは大きく変わる。
レース序盤は、琢磨、ハンターレイ、レイホール、エリオ・カストロネベス、ジェームス・ヒンチクリフのトップ５に変化なし。
３LAP、早くもJR・ヒルデブランドがピットインし、７LAPにヒンチクリフ、マルコ・アンドレッティが入る。が、ヒンチクリフはピットレーンでのスピードペナルティ。
９LAP、レイホールがインからハンターレイに仕掛ける。レイホールの右リアタイヤとハンターレイの左フロントがぶつかりながら、強引にパスして２位に。
さらに直後の１０LAP、エリオがハンターレイのアウト、さらにインから仕掛け前に出るも、ハンターレイが抜き返す。
この攻防でエリオの左リアタイヤがパンクし、ピットイン。一気に後退してしまう。そしてハンターレイも一連の攻防でフロントウィングを破損してしまい、７位まで後退し、ピットイン。
ハンターレイはフロントウィングを交換して、大きく後退。そしてハンターレイという“壁”を失った琢磨にレイホールが襲い掛かる。一時は２秒近くあった両者の差だが、１７LAPにはトップバトル。
そこにウィル・パワーも加わり３台が接近戦。２４LAP、琢磨とパワーがピットイン。レイホールは、もう１LAP走り、猛烈にペースアップ。
２５LAPにレイホールがピットアウトした時には、琢磨の遥か前にいて、オーバーカット作戦成功！
２７LAP、ジョセフ・ニューガーデン、、レイホール、琢磨、スコット・ディクソン、パワーのトップ５。３ストップ作戦のニューガーデンはファステストを連発。
３０LAPにニューガーデンがピットイン。３１LAP、レイホールが再びトップ。７．７２８秒差で琢磨、パワーが９．１０９秒、シモン・パジェノーが９．９６４秒、ニューガーデンが１４．２６４秒差だ。
３３LAPにはレイホールのリードは、１０．８２０秒にまで広がり、琢磨にパワー、パジェノーが迫る。その後ろにはニューガーデンがMAXで追い上げるという厳しい展開。
レイホールは自己ベストを連発する一方、パジェノーに追いついたニューガーデンは、前に行けない。デトロイトは、前のドライバーが譲ってくれないと、簡単には、パスすることが出来ないのだ。
後方集団がペースを上げられない中で、レイホールは、ペースをコントロール。ピットまでフューエルをセーブしつつ、セーフティリードを保っている。
４７LAP、レイホールが自己ベストを更新し、ピットイン。パジェノーも入る。４８LAP、琢磨、パワーがピットイン。ここでペンスキーのピットの凄さが出た。
僅差でパワーが琢磨を逆転。その一方でニューガーデンが猛プッシュ！レイホールを捉えることは無理だが、パワー、琢磨の前に出たい。
５０LAP、ニューガーデンがピットイン。レイホールのトップは盤石だが、ニューガーデンはヒンチクリフの後ろにいる。ヒンチクリフはピットサイクルが違い、実質２位だ。
ヒンチクリフがピットイン。これでレイホールの勝利は確定的に思われたが、ここに思わぬ敵が前にいた。レイホールとの接触を機に大きくポジションを落としたハンターレイがいる。
５３LAPにハンターレイに追いついてから、ずっと行く手を阻まれているレイホール。ハンターレイの前にはマルコがいる。
レイホールのヘルメットにはバイザーカムと言うカメラが取り付けられているが、レイホールには、この２台が髑髏ブラザースに見えるでしょうね、と村田アナが悪乗りｗ。
レイホールとニューガーデンの差が１秒づつ縮まっていく。レイホールには、ニューガーデンに追いつかれた時に戦えるようにタイヤを労われ、と指示が飛ぶ。
チームは、髑髏ブラザースを抜くのは不可能と判断したらしい。６３LAP、エド・ジョーンズのマシンがストップしているが、コース外にマシンを止めたので、ローカルイエロー。
６０LAP、遂にハンターレイがレイホールに進路を譲る。「髑髏ブラザースの一角が破れましたね」・・・この辺の語彙はさすがプロレス実況をやってるアナ所以か。
６４LAP、ヒンチクリフはエンジンブローでマシンをストップ。遂に初のイエローとなる。そしてイエローラップ中（６７LAP)にスペンサー・ピゴットが豪快に白煙を上げてストップ。
ここでレッドフラッグに。イエローチェッカでレース終了という選択もあったが、一度レースを止め、クリーンナップして仕切り直しというインディカーオフィシャルの判断。
オイルを撒いていたのは、ヒンチクリフのマシンでまたもホンダエンジン。ピゴットはシボレーだが、インディ５００前から立て続けのトラブルに不安が募る。
全車ピットレーンでしばらく待機。残り３LAPで、１LAPはイエローラップ。残り２LAPでの勝負となる。
レイホール、ニューガーデン、パワー、琢磨、パジェノーのトップ５。最後のリスタート。レイホールが逃げる。ニューガーデン遅れたこの時点で勝負あった。
トップ５はそのまま変わらずフィニッシュ。レイホールは、デトロイト２戦を完全に制圧。２０１３年にダブルヘッダーとなってから、２戦とも勝利したのはレイホールが初。
CART時代の１９９２年にボビー・レイホールが優勝しており、親子２代での勝利ともなった。レイホールは通算６勝目。ポイントランキングでも、５２ポイント差の６位に浮上している。
２０１３年以降、インディ５００ウイナーがデトロイト２連戦ともトップ１０に入ったのは、１５年のファン・パブロ・モントーヤ以来（１０位、１０位）。８位と４位は最近の琢磨にはない安定感だろう。
６位以下は、ディクソン、ロッシ、チャーリー・キンボール、エリオ、トニー・カナーン。
ポイントランキングは、ディクソンが３０３ポイントでトップを守り、エリオが８ポイント、琢磨が１１ポイント、パジェノーは２５ポイント、ニューガーデンが４４ポイント差となっている。
次戦はシリーズ唯一の１．５マイルオーバル：テキサス。去年はレイホールが優勝しているが、過去最多の４勝をしているのはエリオだ。３年ぶりのスパイダーマンを見ることが出来るだろうか。