- Q1 : Ocon détonne et Vandoorne étonne
Les Ferrari s’élançaient en tête de la meute pour s’assurer un premier bon chrono avant que le trafic n’interfère trop avec la performance. Et Raïkkönen signait un premier temps de référence en 1:14.296, juste devant Vettel. Le Finlandais améliorait au tour suivant en 1:13.486, Vettel faisant encore 2 dixièmes de mieux. Derrière les deux monoplaces rouges, la paire Mercedes s’assurait un billet pour la Q2. Max Verstappen plaçait sa red Bull au sommet de la liste des chronos de cette Q1 pour 11 millièmes tandis que la monoplace d’Esteban Ocon était enfin réparée et permettait tout de même au Français de participer à la séance qualificative après son gros crash en EL3.
Les améliorations de chronos se poursuivaient avec les Red Bull et les Ferrari très légèrement devant les Mercedes. Stoffel Vandoorne se distinguait en se plaçant dans le sillage des trois top teams à mi-séance, devançant même Hamilton.
Alors seizième et premier éliminé provisoire, Grosjean partait à la faute dans le virage 5. En difficulté, le Franco-Suisse pointait à 9 dixièmes de son équipier Magnussen. Vandoorne signait le sixième chrono à moins de deux minutes de la fin de Q1, à moins de 4 dixièmes de Verstappen, homme le plus rapide.
Les deux Sauber fermaient logiquement la marche, derrière la Williams de Stroll, la renault de Palmer et la Force India d’Ocon, éliminé au tout dernier moment quand Grosjean parvenait à signer le douzième chrono dans son dernier rush.
Superbe performance de Vandoorne, sixième temps en Q1 quand Hamilton ne figurait qu’au dixième rang.1:12.178
| Place | Pilote | Écurie | Chrono | Écart |
| 16 | E. Ocon | Force India | 1:14.101 | +1.923 |
| 17 | J. Palmer | Renault | 1:14.696 | +2.518 |
| 18 | L. Stroll | Williams | 1:14.893 | +2.715 |
| 19 | P. Wehrlein | Sauber | 1:15.159 | +2.981 |
| 20 | M. Ericsson | Sauber | 1:15.276 | +3.098 |
Q2 : Vandoorne septième se crashe et élimine Hamilton
Apparemment handicapée par leur empattement très long – là où les Ferrari sont nettement plus courtes – les Mercedes devaient hausser le ton pour s’assurer une présence en Q3.
Directement, Raïkkönen annonçait la couleur en 1:12.780, 105 millièmes devant Vettel tandis que Lewis Hamilton perdait une tentative en échappant de peu à un crash en haut de la montée vers l’Hotel du Casino. Vandoorne signait alors le troisième temps devant les Force India avant de voir les deux Red Bull et Bottas passer devant. De son côté, Hamilton se plaignait d’un manque de grip et ne parvenait pas à se mettre au niveau de son équipier. Constat étonnant, les McLaren de Vandoorne et Button étaient sixième et septième à la moitié de la Q2 alors que Hamilton n’était que quatorzième.
Grosjean se plaçait en sixième position en parvenant enfin à réaliser un tour sans erreur. Le rush final de la Q2 voyait Vandoorne partir à la faute dans la sortie de la Piscine. Ce qui condamnait Hamilton, quatorzième. Pas de chance pour le Britannique qui s’élancera donc derrière le Belge d’office dixième de la Q3 et qui écopera de 3 places de pénalité pour son accrochage avec Massa en Espagne. Mais les deux McLaren accrochaient la Q3.
| Place | Pilote | Écurie | Chrono | Écart |
| 11 | D. Kvyat | Toro Rosso | 1:13.516 | +1.338 |
| 12 | N. Hulkenberg | Renault | 1:13.628 | +1.450 |
| 13 | K. Magnussen | Haas | 1:13.959 | +1.781 |
| 14 | L. Hamilton | Mercedes | 1:14.106 | +1.928 |
| 15 | F. Massa | Williams | 1:20.529 | +8.351 |
- Q3 : Raïkkönen bat Vettel pour la pole
Stoffel Vandoorne ne pouvait logiquement pas s’élancer pour la Q3 et se voyait octroyer la dixième place. Las, il devrait s’élancer du douzième rang suite à ses 3 places de pénalité et grâce aux 15 écopées par Button. Jenson qui choisissait – à l’instar de Grosjean – de ne pas s’élancer en même temps que les autres dès le feu vert.
Raïkkönen frappait immédiatement très fort en 1:12.296. Il devançait Ricciardo de 702 millièmes, Vettel en concédant 4 de plus, Bottas et Verstappen complétant le Top 5.
La deuxième tentative de ce petit monde (seuls Gorsjean et Button n’en effectuaient qu’une seule) voyait Bottas se rapprocher à 263 millièmes de son compatriote… qui améliorait encore sa performance en 1:12.178. Le suspense tenait jusqu’au terme de l’ultime boucle de Vettel qui échouait à 43 millièmes de son équipier.
*15 places de pénalité pour 2x cinquième élément changé sur la Power Unit
**3 places de pénalité pour son accrochage à Barcelone avec Massa
| Place | Pilote | Écurie | Chrono | Écart |
| 1 | K. Raïkkönen | Ferrari | 1:12.178 | |
| 2 | S. Vettel | Ferrari | 1:12.221 | +0.043 |
| 3 | V. Bottas | Mercedes | 1:12.223 | +0.045 |
| 4 | M. Verstappen | Red Bull Racing | 1:12.496 | +0.318 |
| 5 | D. Ricciardo | Red Bull Racing | 1:12.998 | +0.820 |
| 6 | C. Sainz Jr. | Toro Rosso | 1’:13.162 | +0.984 |
| 7 | S. Perez | Force India | 1:13.329 | +1.151 |
| 8 | R. Grosjean | Haas | 1:13.349 | +1.171 |
| 9 | J. Button | McLaren | 1:13.613* | +1.435 |
| 10 | S. Vandoorne | McLaren | pas de chrono** | / |
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