2016年オーストラリアGP予選では、新しいエリミネーション方式が初めて採用された。各セッションでカウントダウンに従い、最も遅いドライバーが順次脱落する仕組みだった。ハミルトンはフリー走行3回目で最速を記録していたが、土曜日午後は新たな仕組みの下で最後のアタックを争うことになった。カウントダウンは、従来の終盤に集中するアタックの流れを大きく変えた。

ハミルトンはQ3で1分23秒837を記録し、ポールポジションを獲得した。ロズベルグは1分24秒197で2位となり、差は0.360秒だった。ベッテルが3位、ライコネンが4位となり、メルセデスとフェラーリが上位4台を占めた。
トロロッソのフェルスタッペンが5位、チームメイトのサインツが7位となり、マッサが6位に入った。リカルドは8位で、レッドブル勢で唯一Q3へ進出した。地元ファンの注目を集めたリカルドは、最終的に最初の3列より後方の順位となった。
予選で最も議論を呼んだのは、Q3の勝負が早い段階で決まってしまったことだった。ドライバーは脱落までのカウントダウンに追われて次々と予選を終え、フェラーリもベッテルとライコネンを再びコースへ送り出してタイム更新を狙うことはしなかった。その結果、ハミルトンとロズベルグは早々に上位2枠を確保した。
フォース・インディアの2人は9位と10位に入り、ペレスがヒュルケンベルグを上回った。ボッタスが11位、アロンソが12位、バトンが13位となった。ルノー、ザウバー、レッドブル、ハースのドライバーの多くは、Q1またはQ2で敗退した。

予選結果には、2件のグリッド降格ペナルティも伴った。ハリアントはフリー走行3回目のピットレーンでの接触により3グリッド、ボッタスは予定外のギアボックス交換により5グリッド降格となった。成績表には予選本来の順位を記載し、ペナルティはスターティンググリッドに適用される。
このエリミネーション方式は、メルボルンでチーム、ドライバー、観客から批判を受けた。FIAはその後、中国GPから従来のタイムによるノックアウト方式に戻すことを確認した。オーストラリアGP予選は開幕戦のグリッドを決めるとともに、そのシーズンに短期間試された新ルールの重要な節目となった。
ハミルトンは1分23秒837でポールポジションを獲得し、ロズベルグに0.360秒差をつけた。ベッテルとライコネンが3位と4位に入り、フェラーリが2列目を占めた。リカルドは8位で、マクラーレンの2台はQ3へ進めなかった。
| 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 | 1:25.351 | 1:24.605 | 1:23.837 | 14 |
| 2 | 6 | ニコ・ロズベルグ | メルセデス | 1:26.934 | 1:24.796 | 1:24.197 | 13 |
| 3 | 5 | セバスチャン・ベッテル | フェラーリ | 1:26.945 | 1:25.257 | 1:24.675 | 14 |
| 4 | 7 | キミ・ライコネン | フェラーリ | 1:26.579 | 1:25.615 | 1:25.033 | 13 |
| 5 | 33 | マックス・フェルスタッペン | トロロッソ | 1:26.934 | 1:25.615 | 1:25.434 | 12 |
| 6 | 19 | フェリペ・マッサ | ウィリアムズ | 1:25.918 | 1:25.644 | 1:25.458 | 12 |
| 7 | 55 | カルロス・サインツ | トロロッソ | 1:27.057 | 1:25.384 | 1:25.582 | 14 |
| 8 | 3 | ダニエル・リカルド | レッドブル | 1:26.945 | 1:25.599 | 1:25.589 | 15 |
| 9 | 11 | セルジオ・ペレス | フォース・インディア | 1:26.607 | 1:25.753 | — | 12 |
| 10 | 27 | ニコ・ヒュルケンベルグ | フォース・インディア | 1:26.550 | 1:25.865 | — | 14 |
| 11 | 77 | バルテリ・ボッタス | ウィリアムズ | 1:27.135 | 1:25.961 | — | 9 |
| 12 | 14 | フェルナンド・アロンソ | マクラーレン | 1:26.537 | 1:26.125 | — | 9 |
| 13 | 22 | ジェンソン・バトン | マクラーレン | 1:26.740 | 1:26.304 | — | 9 |
| 14 | 30 | ジョリオン・パーマー | ルノー | 1:27.241 | 1:27.601 | — | 12 |
| 15 | 20 | ケビン・マグヌッセン | ルノー | 1:27.297 | 1:27.742 | — | 11 |
| 16 | 9 | マーカス・エリクソン | ザウバー | 1:27.435 | — | — | 9 |
| 17 | 12 | フェリペ・ナッセ | ザウバー | 1:27.958 | — | — | 7 |
| 18 | 26 | ダニール・クビアト | レッドブル | 1:28.006 | — | — | 5 |
| 19 | 8 | ロマン・グロージャン | ハース | 1:28.322 | — | — | 6 |
| 20 | 21 | エステバン・グティエレス | ハース | 1:29.606 | — | — | 6 |
| 21 | 88 | リオ・ハリアント | マノー | 1:29.627 | — | — | 3 |
| 22 | 94 | パスカル・ウェーレイン | マノー | 1:29.642 | — | — | 3 |