A barcelonai aszfaltcsík rendkívül kíméletlenül bánik az abroncsokkal, emiatt a mezőny tagjai a megszokottnál is jobban próbáltak spórolni a gumikkal a vasárnapi futamra. A kvalifikáció első szakasza ebből adódóan meglehetősen lassan indult be. A pilóták többsége csak a Q1 második felében hajtott pályára, az élcsapatok pedig egyetlen szett gumin szerették volna letudni a továbbjutást.
Ez a taktika be is vált a nagy nevek számára, senki sem került veszélybe a nyitó etap során. A leggyorsabb kört Lewis Hamilton autózta 1:15.625-ös idővel, a kiesők listája pedig a papírformát hozta. Esteban Ocon, Alexander Albon, Sergio Perez, Valtteri Bottas, Lance Stroll és Fernando Alonso búcsúzott a küzdelmektől.
Az Aston Martin formája különösen aggasztó képet festett, az istálló autója egy másodperccel bizonyult lassabbnak a Cadillacnél. Stroll számára az egyetlen apró vigaszt az jelenthette, hogy negyvenkét nagydíj után először tudta legyőzni spanyol csapattársát az időmérőn.
A spórolás a második szakaszban is folytatódott, a favoritok ismét kivártak az utolsó percekig. A McLaren versenyzői az első próbálkozásaikat még használt abroncsokon teljesítették, aminek következtében Lando Norris és Oscar Piastri csupán a nyolcadik, illetve a tizedik helyen szerénykedett.
A csapat bokszfalán nem akartak kockáztatni, így mindkét autóra friss lágy gumik kerültek a mindent eldöntő utolsó körökre. A brit és az ausztrál pilóta végül a negyedik és a hatodik pozícióban biztosította a helyét a legjobbak között.
A Q2-t George Russell nyerte 1:15.228-as idővel, Charles Leclerc és Andrea Kimi Antonelli hátránya mindössze 67 ezredmásodperc volt. A kiesők zónájában Arvid Lindblad, Gabriel Bortoleto, Franco Colapinto, Pierre Gasly, Oliver Bearman és Carlos Sainz fejezte be a szombati munkát.
A pole pozíció legnagyobb esélyeseként Russell várhatta a finálét, miután a harmadik szabadedzésen és a Q2-ben is az élen végzett. A mindent eldöntő tizenkét perc azonban drámai fordulatot vett, amikor Leclerc a négyes kanyar kijáratánál a gázra lépve elveszítette az uralmát a Ferrari felett, majd nagy tempóval a falnak csapódott.
A baleset miatt a versenyirányítás azonnal piros zászlóval megszakította a körözést. A leállás pillanatában mindössze Piastri és Max Verstappen rendelkezett mért idővel. Az ausztrál 1:15.176-os körrel állt az élen, a négyszeres világbajnok holland pedig 152 ezredes hátránnyal követte, miközben a többiek kénytelenek voltak megszakítani a próbálkozásaikat.
Nyolc és fél perccel az órán indult újra a küzdelem, ez az időtartam pedig egy gyors bokszkiállással megszakítva két mért körre is elegendő volt. Russell, Antonelli, Hamilton és Isack Hadjar ezt a taktikát választotta. A Mercedes brit versenyzője 31 ezreddel át is vette a vezetést, a többiek tempója elmaradt Verstappenétől.
A végső tűzijátékra mind a kilenc talpon maradt pilóta vadonatúj lágy abroncsokon hajtott ki. Antonelli fejezte be elsőként a körét, amivel átmenetileg az élre is állt, Russell azonban egy teljesen más ligában autózva három tizedet adott az olasz csapattársának.
Az idei szezon eddigi részében küszködő brit 1:14.679-es idejére senkinek sem volt válasza, így az ausztráliai szezonkezdet óta először zsebelte be az első rajtkockát. Az utolsó pillanatokban Hamilton okozta a legnagyobb meglepetést, a hétszeres világbajnok a második szektorban a mezőny leggyorsabb részidejét autózta. A brit végül beékelődött a két Mercedes közé, így a Ferrari a második helyről várhatja a vasárnapi rajtot.
A világbajnoki pontversenyt vezető Antonelli kénytelen volt beérni a harmadik pozícióval, Norris pedig mindössze három ezredmásodperccel maradt le az olasz pilótától. A harmadik rajtsort a Red Bull sajátította ki Verstappen és Hadjar révén. Piastri a hetedik, Liam Lawson a nyolcadik, Nico Hülkenberg a kilencedik helyen zárt, míg a falat eltaláló Leclerc a tizedik kockából indulhat.