ロズベルグが1分35秒402で中国GPのポールポジションを獲得し、リカルドを0.515秒上回った。ライコネンは1分35秒972で3位、ベッテルは4位だった。ロズベルグにとって2016年シーズン初のポールとなった。

資料写真。2016年バーレーンGP期間中に並ぶロズベルグ、ハミルトン、ベッテル(撮影地バーレーン)。
Q1開始時にはコースに濡れた部分が残り、一部のドライバーは最初にインターミディエイトタイヤを使った後、ドライタイヤに交換した。ウェーレインはメインストレートの濡れた路面でコントロールを失い、バリアに衝突した。赤旗が提示され、コースの清掃後にタイム計測が再開された。
ハミルトンはQ1でERSの不具合に見舞われ、有効なラップタイムを記録できずに最初のセッションで敗退した。結果表では未分類とされた。ギアボックス交換によりすでに5グリッド降格が決まっていたが、予選でのトラブルにより決勝は最後尾からのスタートとなった。
Q2ではフェラーリがスーパーソフトタイヤを使用し、ライコネンが1分36秒118、ベッテルが1分36秒183で通過した。ロズベルグはソフトタイヤで1分36秒240を記録した。当時の規則では上位10人がQ2の自己ベストを記録したタイヤで決勝をスタートする必要があり、3人のスタートタイヤは異なる選択となった。
ヒュルケンベルグはQ2の10コーナー付近で左フロントホイールが外れて停止し、チームは危険なピットアウトの可能性について審議の対象となった。この赤旗でマッサの最後のラップが中断され、マッサは敗退した。ヒュルケンベルグはQ3に進出したものの、最終セッションのタイム計測には参加しなかった。
Q3最初のアタックでは、ライコネンが1分35秒972で暫定首位に立ち、ロズベルグが1分36秒111、リカルドが1分36秒423で続いた。ベッテルはその時点ではガレージにとどまり、終盤に1回だけタイム計測を行う予定だった。
最後のアタックでロズベルグが1分35秒402に更新し、リカルドは1分35秒917で2位を確保した。ライコネンはヘアピンでミスをしてタイムを伸ばせず、ベッテルは1分36秒246で4位となった。
ボッタス、クビアト、ペレス、サインツ、フェルスタッペンが順に5位から9位に入った。ヒュルケンベルグはQ3のタイムがないまま10位となった。Q2で敗退したマッサは11位、マクラーレンの2台は12位と13位だった。
| 順位 | 車番 | ドライバー | チーム | Q1 | Q2 | Q3 | 周回数 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 6 | ニコ・ロズベルグ | メルセデス | 1:37.669 | 1:36.240 | 1:35.402 | 16 |
| 2 | 3 | ダニエル・リカルド | レッドブル | 1:37.672 | 1:36.815 | 1:35.917 | 13 |
| 3 | 7 | キミ・ライコネン | フェラーリ | 1:37.347 | 1:36.118 | 1:35.972 | 13 |
| 4 | 5 | セバスチャン・ベッテル | フェラーリ | 1:37.001 | 1:36.183 | 1:36.246 | 10 |
| 5 | 77 | バルテリ・ボッタス | ウィリアムズ | 1:37.537 | 1:36.831 | 1:36.296 | 13 |
| 6 | 26 | ダニール・クビアト | レッドブル | 1:37.719 | 1:36.948 | 1:36.399 | 14 |
| 7 | 11 | セルジオ・ペレス | フォース・インディア | 1:38.096 | 1:37.149 | 1:36.865 | 15 |
| 8 | 55 | カルロス・サインツ | トロロッソ | 1:37.656 | 1:37.204 | 1:36.881 | 15 |
| 9 | 33 | マックス・フェルスタッペン | トロロッソ | 1:38.181 | 1:37.265 | 1:37.194 | 15 |
| 10 | 27 | ニコ・ヒュルケンベルグ | フォース・インディア | 1:38.165 | 1:37.333 | — | 10 |
| 11 | 19 | フェリペ・マッサ | ウィリアムズ | 1:38.016 | 1:37.347 | — | 9 |
| 12 | 14 | フェルナンド・アロンソ | マクラーレン | 1:38.451 | 1:38.826 | — | 11 |
| 13 | 22 | ジェンソン・バトン | マクラーレン | 1:37.593 | 1:39.093 | — | 11 |
| 14 | 8 | ロマン・グロージャン | ハース | 1:38.425 | 1:39.830 | — | 13 |
| 15 | 9 | マーカス・エリクソン | ザウバー | 1:38.321 | 1:40.742 | — | 11 |
| 16 | 12 | フェリペ・ナッセ | ザウバー | 1:38.654 | 1:42.430 | — | 11 |
| 17 | 20 | ケビン・マグヌッセン | ルノー | 1:38.673 | — | — | 9 |
| 18 | 21 | エステバン・グティエレス | ハース | 1:38.770 | — | — | 9 |
| 19 | 30 | ジョリオン・パーマー | ルノー | 1:39.528 | — | — | 9 |
| 20 | 88 | リオ・ハリアント | マノー | 1:40.264 | — | — | 9 |
| NC | 94 | パスカル・ウェーレイン | マノー | DNF | — | — | 2 |
| NC | 44 | ルイス・ハミルトン | メルセデス | DNF | — | — | 3 |