Le parcours de ce Paris-Roubaix a été dévoilé le , il se dispute sur une longueur de 253,5 km comprenant 52,7 km de secteurs pavés répartis en vingt-sept tronçons.
Il s'agit de la distance la plus courte depuis l'édition 1977.
Après plusieurs tentatives d'échappée sans succès, ce sont neuf coureurs qui ont formé l'échappée du jour en attaquant au kilomètre 34 sous le soleil qui brillait sur les routes de Paris-Roubaix 2015.
Avant de rentrer dans le premier secteur pavé de Troisvilles à Inchy, leur écart atteint néanmoins son maximum, à un peu moins de dix minutes.
Dans la Trouée d'Arenberg, le groupe de tête perd son premier élément, De Bie avant que Saramotins parte à l'attaque dans ce secteur qui figure parmi les plus difficiles de Paris-Roubaix, mais les autres coureurs du groupe de tête arrivent à refaire la jonction à la sortie de ce secteur pour se retrouver à nouveau à huit à l'avant. Quand une partie du peloton est alors retardé par le passage d'un train, les commissaires UCI décident de ralentir la partie qui a réussi à passer pour que le peloton puisse se reformer après le passage à niveau. Sous l'impulsion de l'équipe Etixx-Quick Step, un groupe de favoris se forme à l'avant du peloton dans le secteur pavé de Tilloy-lez-Marchiennes à Sars-et-Rosières, avec deux coureurs de la formation Etixx-Quick Step, Niki Terpstra et Zdeněk Štybar, Peter Sagan (Tinkoff-Saxo), John Degenkolb (Giant-Alpecin) et Lars Boom (Astana), mais d'autres favoris tels que Bradley Wiggins (Sky) et Alexander Kristoff (Katusha) reviennent sur eux. Le groupe de tête perd Périchon à la suite d'une crevaison, à une soixantaine de kilomètres de l'arrivée.
À environ 25 kilomètres de l'arrivée, le groupe de favoris revient sur les échappés et très vite, plusieurs attaques se suivent mais elles sont toutes reprises avant que Greg Van Avermaet (BMC Racing) passe à l'attaque à douze kilomètres de l'arrivée, suivi dans un premier temps seulement par Yves Lampaert (Etixx-Quick Step). Degenkolb part alors à leur poursuite, pour les rejoindre à six kilomètres de l'arrivée. Štybar, Jens Keukeleire (Orica-GreenEDGE), Martin Elmiger (IAM) et Boom (Astana) sont alors les suivants à partir à la poursuite et petit à petit ils rejoignent le groupe de tête dans les derniers kilomètres. À sept, ils arrivent alors sur le vélodrome André-Pétrieux et quand Degenkolb lance son sprint de loin pour le deuxième passage de la ligne d'arrivée, aucun des autres coureurs du groupe de tête n'arrivent à suivre le coureur allemand qui remporte ainsi Paris-Roubaix 2015, après une deuxième place derrière Terpstra l'année précédente.
Ce Paris-Roubaix attribue des points pour l'UCI World Tour 2015, par équipes uniquement aux équipes ayant un label WorldTeam, individuellement uniquement aux coureurs des équipes ayant un label WorldTeam.