6月20日のオーストリアGP予選で、ハミルトンが1分08秒455を記録し、ロズベルグに0.200秒差をつけてポールポジションを獲得した。ベッテルが3番手に入り、メルセデスがフロントロウを独占した。
Q1開始時、路面には朝の雨による湿り気がまだ残っていた。ドライバーたちはまずインターミディエイトタイヤを使用し、路面が乾くにつれてドライタイヤに交換。タイムは次々と更新され、最終的にロズベルグが1分10秒976でこのセッションのトップに立った。
ライコネンはQ1終盤に十分に速い有効ラップを記録できず、最終的に18番手にとどまった。ペレスが16番手、バトンが17番手、メルヒとスティーブンスがそれぞれ19番手、20番手となり、この5人がQ1で敗退した。
Q2ではロズベルグが1分08秒634でトップに立ち、ハミルトンは1分09秒062だった。ベッテルはこのセッションで3番手のタイムを記録してQ3に進出し、ボッタス、ヒュルケンベルグ、フェルスタッペンもQ3進出を決めた。
マルドナドは11番手でQ2敗退となり、エリクソンが12番手、サインツが13番手、リカルドが14番手、アロンソが15番手だった。リカルドはブレーキの問題に苦しみ、マクラーレンとレッドブルはパワーユニットに関するグリッド降格ペナルティにも直面していた。
Q3最初のアタックで、ハミルトンは1分08秒455、ロズベルグは1分08秒655を記録した。最後のアタックでは両者ともタイムを更新できず、ハミルトンは1コーナーでスピンし、ロズベルグは9コーナーでグラベルに飛び出した。そのため、それまでに記録したタイムでフロントロウの順位が決まった。
ベッテルが1分08秒810で3番手、マッサが4番手、ヒュルケンベルグが5番手、ボッタスが6番手となった。フェルスタッペンは7番手、クビアトは8番手、ナッセは9番手だった。
グロージャンはQ3に進出したものの、マシンのブレーキ・バイ・ワイヤシステムに問題が発生し、Q3で有効タイムを記録できなかった。それでも公式予選結果では10番手に分類された。予選結果と、グリッド降格ペナルティ適用後の実際のスターティンググリッドは、分けて捉える必要がある。
| 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 | 1:12.218 | 1:09.062 | 1:08.455 | 30 |
| 2 | 6 | ニコ・ロズベルグ | メルセデス | 1:10.976 | 1:08.634 | 1:08.655 | 31 |
| 3 | 5 | セバスチャン・ベッテル | フェラーリ | 1:11.184 | 1:09.392 | 1:08.810 | 21 |
| 4 | 19 | フェリペ・マッサ | ウィリアムズ | 1:11.830 | 1:09.719 | 1:09.192 | 27 |
| 5 | 27 | ニコ・ヒュルケンベルグ | フォース・インディア | 1:11.319 | 1:09.604 | 1:09.278 | 22 |
| 6 | 77 | バルテリ・ボッタス | ウィリアムズ | 1:11.894 | 1:09.598 | 1:09.319 | 26 |
| 7 | 33 | マックス・フェルスタッペン | トロ・ロッソ | 1:11.307 | 1:09.631 | 1:09.612 | 28 |
| 8 | 26 | ダニール・クビアト | レッドブル | 1:12.092 | 1:10.187 | 1:09.694 | 32 |
| 9 | 12 | フェリペ・ナッセ | ザウバー | 1:12.001 | 1:09.652 | 1:09.713 | 29 |
| 10 | 8 | ロマン・グロージャン | ロータス | 1:11.821 | 1:09.920 | DNS | 22 |
| 11 | 13 | パストール・マルドナド | ロータス | 1:11.661 | 1:10.374 | — | 22 |
| 12 | 9 | マーカス・エリクソン | ザウバー | 1:12.388 | 1:10.426 | — | 20 |
| 13 | 55 | カルロス・サインツ | トロ・ロッソ | 1:11.158 | 1:10.465 | — | 23 |
| 14 | 3 | ダニエル・リカルド | レッドブル | 1:11.973 | 1:10.482 | — | 19 |
| 15 | 14 | フェルナンド・アロンソ | マクラーレン | 1:12.508 | 1:10.736 | — | 22 |
| 16 | 11 | セルジオ・ペレス | フォース・インディア | 1:12.522 | — | — | 13 |
| 17 | 22 | ジェンソン・バトン | マクラーレン | 1:12.632 | — | — | 12 |
| 18 | 7 | キミ・ライコネン | フェラーリ | 1:12.867 | — | — | 10 |
| 19 | 98 | ロベルト・メルヒ | マルシャ | 1:14.071 | — | — | 12 |
| 20 | 28 | ウィル・スティーブンス | マルシャ | 1:15.368 | — | — | 11 |