A harmadik szabadedzés komoly csúszást és rengeteg romeltakarítást hozott Lewis Hamilton és Oliver Bearman balesetei miatt, a kvalifikációra azonban rendben elrajtolhatott a mezőny. A Q1-ben több nagy név is elvérzett, hiszen Carlos Sainz, Fernando Alonso és Sergio Pérez sem tudta kiharcolni a továbbjutást a nyitó szakaszban, miközben a Red Bull meglepően erős tempót mutatott a közepes keverékeken is.
A Q2 során Max Verstappen vette át az irányítást, sőt a Q3 első próbálkozásai után Lewis Hamilton állt a tabella élére a Ferrarival. A végső gyorskörök során Kimi Antonelli még átvette a vezetést a Mercedesszel, azonban a korábban halványabb teljesítményt nyújtó McLaren brit pilótája a semmiből robbantott.
Norris 1:31.824-es idővel kaparintotta meg az első rajtkockát, alig 11 ezredmásodperccel megelőzve Antonellit. A harmadik rajthelyet Max Verstappen szerezte meg a Red Bull-lal, mögötte pedig Hamilton, Charles Leclerc, George Russell és Oscar Piastri zárt.
Spanyol Nagydíj, időmérő edzés, végeredmény:
| Poz. | Versenyző | Csapat | Idő |
| 1 | Lando Norris | McLaren | 1:31.824 |
| 2 | Kimi Antonelli | Mercedes | 1:31.835 |
| 3 | Max Verstappen | Red Bull | 1:31.964 |
| 4 | Lewis Hamilton | Ferrari | 1:32.013 |
| 5 | Charles Leclerc | Ferrari | 1:32.019 |
| 6 | George Russell | Mercedes | 1:32.149 |
| 7 | Oscar Piastri | McLaren | 1:32.294 |
| 8 | Liam Lawson | Red Bull | 1:32.316 |
| 9 | Franco Colapinto | Alpine | 1:32.903 |
| 10 | Arvid Lindblad | Racing Bulls | 1:33.041 |
| 11 | Nico Hülkenberg | Audi | 1:33.223 |
| 12 | Gabriel Bortoleto | Audi | 1:33.388 |
| 13 | Esteban Ocon | Haas | 1:33.667 |
| 14 | Pierre Gasly | Alpine | 1:33.753 |
| 15 | Júki Cunoda | Racing Bulls | 1:34.084 |
| 16 | Alexander Albon | Williams | 1:35.532 |
| 17 | Carlos Sainz | Williams | 1:35.312 |
| 18 | Fernando Alonso | Aston Martin | 1:35.388 |
| 19 | Sergio Pérez | Cadillac | 1:35.913 |
| 20 | Valtteri Bottas | Cadillac | 1:38.011 |
| 21 | Oliver Bearman | Haas | |
| 22 | Lance Stroll | Aston Martin |