Tvååriga Mandarin Princess, utbildad av Charlie McBride, utsågs till vinnare av torsdagens 13:40 race på Great Yarmouth efter att ha slagit Fyre Cay.
Men en scan efteråt identifierade hästen som treårig stallkamrat Millies kyss, som hade varit på väg att springa i ett senare lopp på samma kurs.
"Det är ett ärligt fel och ingen stod för att vinna något av det", sade McBride.
Stewards hänsköt ärendet till British Horseracing Authority (BHA).
Resultatet står officiellt för vadslagningssyften, men vissa bookmakers har sagt att de kommer att betala ut på hästar som avslutar första och andra.
McBride berättade för Racing Post att han inte märkte att det var fel häst eftersom han var "stressad och rusar" efter att ha försenats samla sadeln.
"Jag tog en ung flicka som har varit med mig i två eller tre månader till tävlingarna - hon har ridit båda filéer och känner dem båda," sade han.
"Efter att vi checkat in dem fick vi lite lunch och jag skickade henne för att göra två-åringen redo och jag gick till vägningsrummet för att hämta sadeln.
"Jag gillar att väga mina hästar tidigt men jag var tvungen att vänta över 20 minuter på sadeln.
"Den var redan ute när jag kom tillbaka och när jag var stressad och rusade jag inte titta så noga - jag antog bara att det var rätt häst."
BHA beskrev händelsen som "oförutsedd" eftersom ett system för identifiering av hästar med mikrochipping infördes 1999.
Det hette där: " Avsökningen identifierade hästen som Millies Kiss, tränarens andra löpare i lopp fyra.
"De (befälhavarna) intervjuade tränaren, stallgummen, veterinärtjänstemannen och den ansvarige för provtagningsenheten.
"Efter att ha hört deras bevis hänsköt de ärendet till British Horseracing Authoritys huvudkontor och beordrade Millies Kiss att dras tillbaka från lopp fyra."
Millies Kiss hade varit på väg att ställa upp i Newmarket tränare McBride i 15:15 loppet.
Ansvaret ligger hos tränaren att presentera och köra rätt häst i loppet.
Stipendiat steward Tony McGlone berättade för At The Races att alla hästar skannas innan de förs in i stallet på kursen.
"Vi skickade hästen för rutintester som vanligt och veterinären skannade hästen och fann att det var den felaktiga hästen", sade han.
Punter Nicholas Quinn sa att kontroversen hade lämnat tävlande hånade.
"Detta ser väldigt illa ut för brittiska racing. Det enda du inte ska behöva hoppas på är att rätt häst är i rätt lopp, sa han.
John Egan, som red "vinnaren", sade att han var förvånad att hästen inte diskvalificerades eller att loppet förklarades ogiltigt.
"När allt kommer omkring är vi alla människor. Misstag händer. Jag tycker mycket synd om Charlie, sa han.
John Mear, medlem i Four Winds Racing Partnership som äger Millies Kiss, sa att de var "chockade och upprörda" för tränaren.
"Det är inget opassande. Han har gjort ett misstag. Han måste vara helt förkrossad, sa han.
Frågan hade inte fastställts förrän efter det att resultatet hade blivit officiellt. Efter det att invägningen har deklarerats på kapplöpningsbanan kan resultatet inte ändras av förvaltarna.
"Det är tränarens ansvar att presentera och köra rätt häst i loppet.
"Efter att ha sagt detta, och även om vi inte har sett en händelse av detta slag på senare tid, kommer vi naturligtvis att avgöra vilka åtgärder som måste vidtas för att förhindra att det händer igen. Vi sympatiserar med de vadslagningsföretag och vadslagning publik som potentiellt har påverkats av denna incident."
BBC tävlingskorrespondent Cornelius Lysaght
Även om detta kan läsas som något ur en Dick Francis roman, källor på British Horseracing Authority visar att detta ser mer ut som en kuk upp än något annat.
Båda hästarna är vikfärgade filéer, och BHA kommer att försöka ta reda på hur de förvirrades av Charlie McBride och / eller hans stab; vad, McBride tittar på en betydande böter.
Alla hästar är microchipped så de kan kontrolleras vid ankomsten till banan, men efter detta, en andra ID-kontroll, förmodligen i paddock före loppet, är sannolikt att föras in.
Brittiska hästkapplöpningens styrande organ är att undersöka efter "felhästen" vann en tävling på oddsen 50-1.