Inter var fuldstændig dominerende i første halvleg, hvor Roma ikke havde et eneste skud på mål. Nerazzurris første chance tilfaldt Hakan Calhanglu, hvis skud fra kanten af feltet ramte undersiden af overliggeren.
Marcus Thuram blev forhindret i at score sit femte mål for sin nye klub af Rui Patricios ben, før Federico Dimarco skød lige forbi målet med ydersiden af sin venstre støvle.
Værterne havde 12 skud i første periode, men kun ét på mål, og de var ikke på deres bedste.
Der var ikke meget action foran mål før midtvejs i anden periode, hvor Roma kom til live. Leandro Paredes sendte Giallorossis første skud i muren på et frispark, og Bryan Cristantes hovedstød blev flot reddet af Yann Sommer.
Inter angreb derefter i den anden ende med Calhanoglu, og hans langskud gik lige forbi mål.
Værterne blev mere og mere frustrerede, men fik endelig hul på bylden 10 minutter før tid, da Thuram - som havde truet med at score i hele kampen - bankede et flot Dimarco-indlæg i mål.
Meget af snakken før kampen handlede om Romelu Lukakus tilbagevenden til San Siro, men det var Inters nye angriber, der fik det sidste ord.
Simone Inzaghis mandskab var tæt på at fordoble føringen inden overtiden, men indskiftede Carlos Augusto - som endnu ikke har scoret for klubben, siden han kom til i sommer - måtte se sit forsøg ramme træværket.
Inter er dog ligeglade, for med sejren er de tilbage på toppen af tabellen, mens Romas sejrsstime på fem kampe i alle turneringer er slut.
Flashscore Man of the Match: Marcus Thuram (Inter)