Monegascul a terminat cu 2,664 secunde în fața lui Oscar Piastri de la McLaren, care a preluat conducerea în primul tur de la coechipierul și candidatul la titlu Lando Norris, Ferrari luând o decizie strategică îndrăzneață și culegând roadele.
Norris a terminat al treilea după ce a plecat din pole position pe circuitul super-rapid de la Monza și se află acum la 62 de puncte în spatele lui Max Verstappen de la Red Bull, care a terminat doar al șaselea, cu opt curse înainte de final.
Leclerc a reușit să facă o singură oprire la boxe, față de cele două ale McLaren, și să folosească un set de pneuri hard pentru 38 din cele 53 de tururi în timp ce se agăța de victorie.
"Mamma Mia, Mamma Mia", a strigat el la radioul echipei în timp ce fostul fotbalist italian Alessandro Del Piero flutura steagul în carouri.
"Este un sentiment incredibil", a spus Leclerc înainte de festivitățile de pe podium și de invazia tradițională a pistei de către o armată de fani care au inundat linia dreaptă a boxelor cu un val de tricouri roșii și steaguri.
"Vreau să câștig Monza și Monaco în fiecare an și am reușit să fac asta. Este atât, atât de special".
Leclerc, câștigător la Monza în 2019 și acasă la Monaco în acest an, a avut 11 secunde avans cu șapte tururi înainte de final și 8.3 avans cu cinci rămase, în timp ce mulțimea sărbătoarea a doua victorie a sezonului.
Piastri, care a spus că înfrângerea l-a durut, a intrat pentru a doua oară la boxe în turul 39, după ce Norris a făcut acest lucru la sfârșitul turului 32.
"Am luat în considerare o strategie cu o singură oprire pe tot parcursul cursei, dar nu a fost posibil cu cantitatea de granulație (a pneurilor) pe care am avut-o", a declarat Norris, care a primit un punct bonus pentru cel mai rapid tur.
"Suntem dezamăgiți, dar Ferrari a avut o cursă mai bună".
McLaren se află acum la opt puncte în spatele Red Bull, față de 30.
Ei au deschis ușa pentru Ferrari în primul tur, când Piastri l-a depășit pe Norris la a doua șicană - o mișcare agresivă care l-a forțat pe britanic să dea înapoi și i-a permis lui Leclerc, care a plecat al patrulea, să treacă în viteză.
Norris a recuperat locul intrând la boxe mai devreme decât Leclerc, o lovitură care l-a menținut în frunte când Ferrari a intrat, dar strategia s-a destrămat apoi, iar McLaren a rămas cu întrebări cu privire la prioritățile și tacticile echipei.
"Oscar m-a luat prin surprindere când a trecut", a declarat Norris reporterilor.
"Nu știu ce aș fi putut face diferit. Dacă aș fi frânat un metru mai târziu, probabil că m-aș fi accidentat."
Carlos Sainz a fost al patrulea pentru Ferrari, depășit de ambele McLaren-uri în ultimele etape, iar Lewis Hamilton, septuplu campion mondial și viitor pilot Ferrari, a fost al cincilea pentru Mercedes.
George Russell a fost al șaptelea pentru Mercedes, după ce a plecat al treilea, dar a ieșit de pe pistă și a coborât pe un drum de evacuare la start, avariindu-și mașina.
Sergio Perez de la Red Bull a terminat al optulea, continuând o serie de dezamăgiri, iar Alex Albon a obținut puncte prețioase pe locul nouă pentru Williams, care l-a avut pe argentinianul Franco Colapintro pe locul 12 la debutul său ca înlocuitor pentru Logan Sargeant.
Kevin Magnussen a ocupat locul 10 pentru Haas, în ciuda unei penalizări de 10 secunde pentru că a provocat o coliziune care a declanșat o interdicție automată pentru următoarea cursă de la Baku.