西班牙站排位赛于5月11日下午举行,梅赛德斯在最后一段持续刷新圈速。博塔斯以1分15秒406取得杆位并创造当时赛道纪录,队友汉密尔顿以0.634秒之差排名第二;这是博塔斯从中国站起连续第三次拿到杆位。
维特尔第三,落后0.866秒;维斯塔潘第四,领先队友加斯利约0.351秒。勒克莱尔第五,法拉利两位车手未能挑战头排。博塔斯与汉密尔顿的Q3圈速差距显著,梅赛德斯充分兑现此前两天的单圈优势。
哈斯两车进入Q3,格罗斯让第七、马格努森第八,成为中游最醒目的表现;科维亚特第九,里卡多第十。两人此前分别通过Q2晋级,但里卡多因阿塞拜疆站事故责任被罚退三位,最终网格位置将低于计时表。
Q1早段霍肯伯格在第四弯发生碰撞并损坏前翼,但继续完成圈速,以第十六名止步;斯托尔、乔维纳齐、拉塞尔和库比卡也未能晋级。霍肯伯格赛后更改前翼规格,正赛从维修区起步,不能把排位第十六当作实际发车位。

Q2中汉密尔顿和博塔斯相继刷新纪录,维特尔与维斯塔潘凭首轮成绩进入Q3。勒克莱尔一度因压到路肩受损,再出场后守住第五;诺里斯第十一领先塞恩斯第十三,后者在第三计时段冲出赛道而止步。
拉塞尔在三练撞车后更换变速箱,排位表第十九名之外还要接受五位罚退;他与库比卡占据后两位。里卡多另有上一站事故罚退三位,胡肯伯格则被赛后前翼改装罚至维修区出发,罚则需与排位计时成绩分别记录。
红牛系两队呈现不同表现:维斯塔潘第四、加斯利第六,托罗·罗索的科维亚特进入前十、阿尔本第十二。佩雷兹第十五;排位速度和实际起步位置受到两项罚则影响,车队需据最终发车网格重新规划轮胎与超车策略。
博塔斯以赛道纪录锁定杆位,梅赛德斯包揽前排;法拉利未能晋级头排,维斯塔潘与哈斯双车进入前八。下表依据官方排位分类列出各阶段圈速和参赛车手圈数;里卡多、拉塞尔的罚退及胡肯伯格维修区发车另行注明。
| 名次 | 车手 | 车队 | Q1 | Q2 | Q3 | 圈数 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 瓦尔特利·博塔斯 | 梅赛德斯车队 | 1:16.979 | 1:15.924 | 1:15.406 | 18 |
| 2 | 刘易斯·汉密尔顿 | 梅赛德斯车队 | 1:17.292 | 1:16.038 | 1:16.040 | 17 |
| 3 | 塞巴斯蒂安·维特尔 | 法拉利车队 | 1:17.425 | 1:16.667 | 1:16.272 | 18 |
| 4 | 马克斯·维斯塔潘 | 红牛车队 | 1:17.244 | 1:16.726 | 1:16.357 | 12 |
| 5 | 夏尔·勒克莱尔 | 法拉利车队 | 1:17.388 | 1:16.714 | 1:16.588 | 19 |
| 6 | 皮埃尔·加斯利 | 红牛车队 | 1:17.862 | 1:16.932 | 1:16.708 | 17 |
| 7 | 罗曼·格罗斯让 | 哈斯车队 | 1:18.042 | 1:17.066 | 1:16.911 | 16 |
| 8 | 凯文·马格努森 | 哈斯车队 | 1:17.669 | 1:17.272 | 1:16.922 | 15 |
| 9 | 达尼尔·科维亚特 | 红牛二队 | 1:17.914 | 1:17.243 | 1:17.573 | 20 |
| 10 | 丹尼尔·里卡多 | 雷诺车队 | 1:18.385 | 1:17.299 | 1:18.106 | 19 |
| 11 | 兰多·诺里斯 | 迈凯伦车队 | 1:17.611 | 1:17.338 | — | 14 |
| 12 | 亚历山大·阿尔本 | 红牛二队 | 1:17.796 | 1:17.445 | — | 14 |
| 13 | 卡洛斯·塞恩斯 | 迈凯伦车队 | 1:17.760 | 1:17.599 | — | 12 |
| 14 | 基米·莱科宁 | 阿尔法·罗密欧车队 | 1:18.132 | 1:17.788 | — | 14 |
| 15 | 塞尔希奥·佩雷兹 | 赛点车队 | 1:18.286 | 1:17.886 | — | 12 |
| 16 | 尼科·霍肯伯格 | 雷诺车队 | 1:18.404 | — | — | 7 |
| 17 | 兰斯·斯托尔 | 赛点车队 | 1:18.471 | — | — | 9 |
| 18 | 安东尼奥·乔维纳齐 | 阿尔法·罗密欧车队 | 1:18.664 | — | — | 8 |
| 19 | 乔治·拉塞尔 | 威廉姆斯车队 | 1:19.072 | — | — | 8 |
| 20 | 罗伯特·库比卡 | 威廉姆斯车队 | 1:20.254 | — | — | 9 |