Mercedes oli nopein talli myös Espanjan GP:n aika-ajojen kolmannessa osiossa. Mercedeksen Lewis Hamilton ajoi paaluajan Nico Rosbergin ollessa toiseksi nopein.

Red Bull järjesti puolestaan yllätyksen valtaamalla kakkosrivin itselleen. Daniel Ricciardo pääsee starttaamaan huomiseen kisaan kolmannesta ruudusta Max Verstappenin oltua neljänneksi nopein.

Kimi Räikkösen meno Ferrarilla näytti vaikealta käytetyillä renkailla. Auto luisteli, ja suomalainen jäikin ensimmäisellä aika-ajovedollaan peräti kahden sekunnin päähän kärjestä. Toisella vedolla tahti kuitenkin parani, ja Räikkönen tykittikin viidenneksi tallikaverinsa Sebastian Vettelin edelle.

Williamsin Valtteri Bottas oli puolestaan seitsemäs.