5月23日に行われたモナコGP予選で、ハミルトンが1分15秒098を記録し、自身初のモナコでのポールポジションを獲得した。ロズベルグが0.342秒差の2位、ベッテルが3位だった。
Q1はロズベルグが1分16秒528でトップに立ち、ハミルトンが1分16秒588で続いた。ナッセが16位、ボッタスが17位、エリクソンが18位で、マルシャの2台は19位と20位となり、いずれも最初のセッションで敗退した。
Q2もロズベルグが1分15秒471で最速だった。アロンソのマクラーレンはサン・デボーテを過ぎたところでストップし、進出を争い続けることができなかった。このセッションのタイムは1分26秒632で、最終的に15位となった。
最後のアタックではロズベルグがサン・デボーテでブレーキをロックさせ、エスケープロードに入った。黄旗が後続のドライバーに影響し、グロージャンが11位で敗退。バトンが12位、ヒュルケンベルグが13位、マッサが14位だった。
Q3最初のアタックではハミルトンが1分15秒304、ロズベルグが1分15秒440、ベッテルが1分15秒849を記録した。ハミルトンは2回目に1分15秒098まで縮め、ポールを確定させた。
リカルドが4位、チームメートのクビアトが5位に入った。ライコネンは6位、ペレスは7位で、レッドブルの2台はいずれもトロロッソの2台より前に並んだ。
サインツは計時による分類で8位、マルドナドが9位、フェルスタッペンが10位だった。サインツは予選後、指示どおりFIAの重量計測を受けなかったことにより、決勝をピットレーンからスタートすることとなった。この処分によって予選分類の順位は変わらない。
グロージャンにはギアボックス交換による5グリッド降格処分も科された。ペレスはQ3最初の走行で1分16秒808を記録した後、2度目のアタックに使うタイヤが残っていなかったが、予選を7位で終えた。
| 順位 | 車番 | ドライバー | チーム | Q1 | Q2 | Q3 | 周回数 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 44 | ルイス・ハミルトン | メルセデス | 1:16.588 | 1:15.864 | 1:15.098 | 28 |
| 2 | 6 | ニコ・ロズベルグ | メルセデス | 1:16.528 | 1:15.471 | 1:15.440 | 25 |
| 3 | 5 | セバスチャン・ベッテル | フェラーリ | 1:17.502 | 1:16.181 | 1:15.849 | 24 |
| 4 | 3 | ダニエル・リカルド | レッドブル | 1:17.254 | 1:16.706 | 1:16.041 | 28 |
| 5 | 26 | ダニール・クビアト | レッドブル | 1:16.845 | 1:16.453 | 1:16.182 | 26 |
| 6 | 7 | キミ・ライコネン | フェラーリ | 1:17.660 | 1:16.440 | 1:16.427 | 23 |
| 7 | 11 | セルジオ・ペレス | フォース・インディア | 1:17.376 | 1:16.999 | 1:16.808 | 22 |
| 8 | 55 | カルロス・サインツ | トロロッソ | 1:17.246 | 1:16.762 | 1:16.931 | 29 |
| 9 | 13 | パストール・マルドナド | ロータス | 1:17.630 | 1:16.775 | 1:16.946 | 30 |
| 10 | 33 | マックス・フェルスタッペン | トロロッソ | 1:16.750 | 1:16.546 | 1:16.957 | 29 |
| 11 | 8 | ロマン・グロージャン | ロータス | 1:17.767 | 1:17.007 | — | 22 |
| 12 | 22 | ジェンソン・バトン | マクラーレン | 1:17.492 | 1:17.093 | — | 20 |
| 13 | 27 | ニコ・ヒュルケンベルグ | フォース・インディア | 1:17.552 | 1:17.193 | — | 16 |
| 14 | 19 | フェリペ・マッサ | ウィリアムズ | 1:17.679 | 1:17.278 | — | 22 |
| 15 | 14 | フェルナンド・アロンソ | マクラーレン | 1:17.778 | 1:26.632 | — | 11 |
| 16 | 12 | フェリペ・ナッセ | ザウバー | 1:18.101 | — | — | 11 |
| 17 | 77 | バルテリ・ボッタス | ウィリアムズ | 1:18.434 | — | — | 10 |
| 18 | 9 | マーカス・エリクソン | ザウバー | 1:18.513 | — | — | 11 |
| 19 | 28 | ウィル・スティーブンス | マルシャ | 1:20.655 | — | — | 9 |
| 20 | 98 | ロベルト・メルヒ | マルシャ | 1:20.904 | — | — | 10 |