A Ferrari aproximou-se da frente e Kimi Raikkonen – que não evitou uma saída de pista sem consequências no final da sessão – ficou a pouco mais de três décimos de Bottas, com Sebastian Vettel a ser ligeiramente mais lento e a terminar na quarta posição.
Ao contrário do que aconteceu na primeira sessão, a Red Bull não foi capaz de bater a Ferrari, sendo que Max Verstappen foi quem ficou mais próximo, a pouco mais de um décimo de Vettel. Daniel Ricciardo foi sexto a mais de um segundo de Bottas.
Nico Hulkenberg foi ‘o melhor dos outros’ ao terminar em sétimo com o Renault, à frente do Williams de Felipe Massa.
Fernando Alonso repetiu o desempenho da sessão da manhã e voltou a ser o melhor dos McLaren, acabando em nono, com o Force India de Esteban Ocon a fechar os dez primeiros.

Valtteri Bottas foi o mais rápido na sessão de qualificação para o Grande Prémio de Espanha, batendo o seu companheiro de equipa, Lewis Hamilton, por seis décimos de segundo na luta pela pole position. O piloto finlandês estabeleceu também um novo recorde da pista em qualificação, ao realizar uma volta ao traçado espanhol em 1:15.406, nesta que foi também a sua terceira pole position consecutiva da temporada.
Seguiram-se Charles Leclerc e Pierre Gasly na terceira linha, com Romain Grosjean e Kevin Magnussen logo atrás, confirmando-se o potencial mostrado pelos pilotos da Haas durante as três sessões de treinos livres.
Daniil Kvyat e Daniel Ricciardo completaram o restante top 10, com o piloto australiano a superar as expectativas, tendo em conta a dimensão das dificuldades que a Renault tem vindo a sentir este fim-de-semana em Barcelona.