No final da etapa final, restavam 158 pilotos na corrida, com 40 pilotos que não conseguiram terminar. Froome e Nibali estavam entre os pilotos que deixaram a corrida antes de chegar a Madrid: Froome abandonou a corrida depois de quebrar o pé na etapa 11; Nibali foi desclassificado após receber assistência ilegal de seu carro da equipe durante a fase 2. A corrida foi vencida por Fabio Aru (Astana). Ele primeiro pegou a camisa vermelha (indicando a liderança da classificação geral ) após a etapa montanhosa 11. Ele a perdeu primeiro para Joaquim Rodríguez ( Team Katusha ) na subida da etapa 16, depois para Tom Dumoulin ( Team Giant-Alpecin ) no contra-relógio individual no estágio 17. Aru estava seis segundos atrás de Dumoulin, indo para o penúltimo estágio da corrida; um ataque na subida final da Vuelta derrubou Dumoulin e Aru foi capaz de levar a vitória geral na corrida. Rodríguez terminou em segundo, 57 segundos atrás de Aru, com Rafał Majka ( Tinkoff – Saxo ) a mais 12 segundos em terceiro. Valverde venceu a classificação por pontos e Rodríguez a classificação por combinação . A classificação da serra ficou com Omar Fraile ( Caja Rural – Seguros RGA ). Movistar venceu a classificação da equipe.
Os 198 pilotos que competiram na Vuelta a España 2015 representaram 37 países. Pilotos de doze países venceram etapas durante a corrida; o maior número de vitórias em etapas para qualquer país foi quatro, conquistadas tanto pelos pilotos espanhóis quanto pelos holandeses.