ハミルトンが1分12秒812でカナダGPのポールポジションを獲得した。ロズベルグが0.062秒差の2位、ベッテルが1分12秒990で3位となり、トップ3の差は0.2秒未満だった。

資料写真。ヤス・マリーナ・サーキットで行われた2016年アブダビGPでの世界王座獲得を祝う場面。
Q1はロズベルグが1分13秒714で首位に立ち、ベッテル、リカルド、ハミルトンが続いた。終盤に小雨が降る中、ハリアントが4コーナーのバリアに衝突した。ハリアントはパーマー、ウェーレイン、エリクソン、ナッセとともにQ1で敗退した。
マグヌッセンはフリー走行3回目のクラッシュで損傷したマシンの修復が間に合わず、予選に出走しなかった。ルノーはギアボックスの交換も必要だった。公式スターティンググリッドでは最後尾に置かれ、予選タイムは記録されなかった。
Q2開始から約5分後、サインツが最終シケインでウォール・オブ・チャンピオンズの右側に衝突した。直後に赤旗が提示され、サインツは敗退となった。Q2の1分21秒956により、16位に分類された。
Q2再開後はハミルトンが1分13秒076で最速となり、ロズベルグとの差はわずか0.018秒だった。リカルドが3位、ボッタスが4位、フェルスタッペンが5位。ライコネンとベッテルは6位と7位で、フェラーリの2台は約0.8秒差だった。
ヒュルケンベルグはQ2最後のアタックで9位へ上がり、ペレスを11位に押し出した。バトンが12位、クビアトが13位、グティエレスが14位、グロージャンが15位となり、サインツは最終的に16位で予選を終えた。
Q3最初のアタックでハミルトンが1分12秒812を記録し、ロズベルグはわずか0.062秒差、フェルスタッペンが一時3位につけた。ベッテルはウォール・オブ・チャンピオンズに軽く触れたが損傷はなく、2回目のアタックで3位へ上がった。ロズベルグは1コーナーでタイヤをロックさせ、最後のラップを断念した。
最終リザルトはリカルドが4位、フェルスタッペンが5位、ライコネンが6位。ボッタスが7位、マッサが8位、ヒュルケンベルグが9位、アロンソが10位となった。日曜の決勝前には、サインツがギアボックス交換で5グリッド降格を受け、クビアトとエリクソンにはそれぞれ3グリッド降格が科された。
| 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 | 1:14.121 | 1:13.076 | 1:12.812 | 21 |
| 2 | 6 | ニコ・ロズベルグ | メルセデス | 1:13.714 | 1:13.094 | 1:12.874 | 19 |
| 3 | 5 | セバスチャン・ベッテル | フェラーリ | 1:13.925 | 1:13.857 | 1:12.990 | 24 |
| 4 | 3 | ダニエル・リカルド | レッドブル | 1:14.030 | 1:13.540 | 1:13.166 | 20 |
| 5 | 33 | マックス・フェルスタッペン | レッドブル | 1:14.601 | 1:13.793 | 1:13.414 | 24 |
| 6 | 7 | キミ・ライコネン | フェラーリ | 1:14.477 | 1:13.849 | 1:13.579 | 23 |
| 7 | 77 | バルテリ・ボッタス | ウィリアムズ | 1:14.389 | 1:13.791 | 1:13.670 | 20 |
| 8 | 19 | フェリペ・マッサ | ウィリアムズ | 1:14.815 | 1:13.864 | 1:13.769 | 21 |
| 9 | 27 | ニコ・ヒュルケンベルグ | フォース・インディア | 1:14.663 | 1:14.166 | 1:13.952 | 23 |
| 10 | 14 | フェルナンド・アロンソ | マクラーレン | 1:15.026 | 1:14.260 | 1:14.338 | 24 |
| 11 | 11 | セルジオ・ペレス | フォース・インディア | 1:14.814 | 1:14.317 | — | 18 |
| 12 | 22 | ジェンソン・バトン | マクラーレン | 1:14.755 | 1:14.437 | — | 16 |
| 13 | 26 | ダニール・クビアト | トロロッソ | 1:14.829 | 1:14.457 | — | 16 |
| 14 | 21 | エステバン・グティエレス | ハース | 1:15.148 | 1:14.571 | — | 25 |
| 15 | 8 | ロマン・グロージャン | ハース | 1:15.444 | 1:14.803 | — | 24 |
| 16 | 55 | カルロス・サインツ | トロロッソ | 1:14.714 | 1:21.956 | — | 11 |
| 17 | 30 | ジョリオン・パーマー | ルノー | 1:15.459 | — | — | 11 |
| 18 | 94 | パスカル・ウェーレイン | マノー | 1:15.599 | — | — | 9 |
| 19 | 9 | マーカス・エリクソン | ザウバー | 1:15.635 | — | — | 11 |
| 20 | 12 | フェリペ・ナッセ | ザウバー | 1:16.663 | — | — | 9 |
| 21 | 88 | リオ・ハリアント | マノー | 1:17.052 | — | — | 9 |