土曜午前、予選を前にオーストラリアGPのフリー走行3回目が行われ、各チームは最後の1時間を使って予選用のセッティングを調整した。ナッセが序盤にタイムを記録し、その後ロータスとトロ・ロッソも争いに加わった。マノーの2台は電子制御ソフトウェアの問題により、引き続きガレージにとどまった。
ミディアムタイヤでの走行段階で、メルセデスのハミルトンはすでにウィリアムズのボッタスに対して約0.8秒のリードを築いていた。ソフトタイヤに履き替えてからもトップを維持。第9コーナーでは数人のドライバーがコース外にはみ出す場面もあったが、その後ハミルトンはマシンのリズムをさらに掴んでいった。
ボッタスはセッション後半、ハミルトンとの差を約0.91秒まで縮めた。しかしハミルトンはすぐに1分27秒867を記録し、再び差を広げてこのセッションの最速タイムを確定させた。ウィリアムズのボッタスは終盤、それ以上差を縮めることができなかった。ハミルトンは11周を走行した。
ベッテルは1分28秒563で2番手となり、ハミルトンとの差を0.696秒まで縮めた。フェラーリは2台のメルセデスの間に入り、トップに最も迫るチームとなった。ベッテルは13周を走行し、ロズベルグは0.954秒差の3番手だった。
ロズベルグは1分28秒821で3番手となり、ハミルトンから0.954秒遅れた。ボッタスは1分28秒912で4番手、マッサは5番手。トップ6のタイム差は1.150秒で、上位3チームの速さの序列が明確になった。
ロータスの2人はトップ8入りを果たした。グロージャンは7番手で12周、マルドナドは8番手で15周を走行。マルドナドはグラベルに入る場面もあったが走行を続け、最終的にはチームメイトの後ろにつけた。走行周回数はグロージャンより3周多かった。
サインツはナッセとフェルスタッペンを上回る9番手となり、この3人が9番手から11番手に並んだ。エリクソンは第12コーナー出口で大きくスライドし、最終的に12番手で21周を走行。ナッセは24周、フェルスタッペンは16周を走行した。
レッドブルは両ドライバーともトラブルに見舞われた。リカルドはピットを出る際にマシンがパワーを失い、押し戻された。クビアトは6周の走行にとどまり、18番手だった。マクラーレンのバトンとマグヌッセンはそれぞれ17番手と16番手で、走行周回数はそれぞれ13周と14周だった。
| 順位 | ドライバー | チーム | タイム差 | 周回数 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | ルイス・ハミルトン | メルセデス | 1:27.867 | 11 |
| 2 | セバスチャン・ベッテル | フェラーリ | +0.696 | 13 |
| 3 | ニコ・ロズベルグ | メルセデス | +0.954 | 14 |
| 4 | バルテリ・ボッタス | ウィリアムズ | +1.045 | 14 |
| 5 | フェリペ・マッサ | ウィリアムズ | +1.121 | 18 |
| 6 | キミ・ライコネン | フェラーリ | +1.150 | 13 |
| 7 | ロマン・グロージャン | ロータス | +1.614 | 12 |
| 8 | パストール・マルドナド | ロータス | +1.997 | 15 |
| 9 | カルロス・サインツ | トロ・ロッソ | +2.002 | 19 |
| 10 | フェリペ・ナッセ | ザウバー | +2.067 | 24 |
| 11 | マックス・フェルスタッペン | トロ・ロッソ | +2.085 | 16 |
| 12 | マーカス・エリクソン | ザウバー | +2.746 | 21 |
| 13 | ニコ・ヒュルケンベルグ | フォース・インディア | +2.874 | 14 |
| 14 | セルジオ・ペレス | フォース・インディア | +3.126 | 17 |
| 15 | ダニエル・リカルド | レッドブル | +3.318 | 10 |
| 16 | ケビン・マグヌッセン | マクラーレン | +3.524 | 14 |
| 17 | ジェンソン・バトン | マクラーレン | +3.799 | 13 |
| 18 | ダニール・クビアト | レッドブル | +4.963 | 6 |