Regjerende formel 1-verdensmester Alonso (26) ledet fra start til mål og tok karrierens 19. seier.
Hamilton leder nå VM med bare tre poeng på stallkameraten.
Finske Kimi Räikkönen ble nummer tre i dagens løp. Han ligger også på tredjeplass i sammendraget med 74 poeng.
Massa måtte bryte
Felipe Massa måtte bryte søndagens løp og er kjørt av i tittelkampen når fire runder gjenstår.
I fjor vant Michael Schumacher løpet på Ferraris hjemmebane, Monza. Fire løp gjenstår av sesongen. Neste går i Belgia allerede neste helg.
Italias Grand Prix formel 1, (VM-runde 13 av 17, søndag:)
1) Fernando Alonso, Spania (McLaren-Mercedes) 1.18.37,806
2) Lewis Hamilton, Storbritannia (McLaren-Mercedes) 0.06,062 min. bak
3) Kimi Räikkönen, Finland (Ferrari) 0.27,325
4) Nick Heidfeld, Tyskland (BMW Sauber) 0.56,562
5) Robert Kubica, Polen (BMW Sauber) 1.00,558
6) Nico Rosberg, Tyskland (Williams-BMW) 1.05,810
7) Heikki Kovalainen, Finland (Renault) 1.06,751
8) Jenson Button, Storbritannia (Honda) 1.12,168
9) Mark Webber, Australia (Red Bull) 1.15,879
10) Rubens Barrichello, Brasil (Honda) 1.16,958,
11) Jarno Trulli, Italia (Toyota) 1.17,736
12) Giancarlo Fisichella, Italia (Renault) 1 runde bak
13) Alexander Wurz, Østerrike (Williams-BMW) 1
14) Anthony Davidson, Storbritannia (Super Aguri) 1
15) Ralf Schumacher, Tyskland (Toyota) 1
16) Takuma Sato, Japan (Super Aguri) 1
17) Vitantonio Liuzzi, Italia (Toro Rosso) 1
18) Sebastian Vettel, Tyskland (Toro Rosso) 1
19) Adrian Sutil, Tyskland (Spyker MF1) 1
20) Sakon Yamamoto, Japan (Spyker) 1.
Sammenlagt:
1) Hamilton 92
2) Alonso 89
3) Räikkönen 74
4) Felipe Massa, Brasil (Ferrari) 69
5) Heidfeld 52
6) Kubica 33
7) Kovalainen 21
8) Fisichella 17
9) Wurz 13
10) Rosberg 12.
Fabrikkmesterskapet:
1) McLaren-Mercedes 166
2) Ferrari 143
3) BMW Sauber 86
4) Renault 38
5) Williams-BMW 25
6) Red Bull 16
7) Toyota 12
8) Super Aguri 4
9) Honda 2.
Neste VM-runde: Belgias Grand Prix 14.- 16. september.
