オーストリアGP予選はドライからウエットへ、そして再び急速にドライへと変わるコンディションで行われた。ハミルトンが終盤にウルトラソフトでアタックしてポールポジションを獲得し、ロズベルグとベッテルにはギアボックス交換による降格ペナルティが科された。

資料写真。2016年オーストリアGPのシュピールベルク、レッドブル・リンクで、ウィリアムズのパドックで話すフェリペ・マッサとロブ・スメドレー。
Q1はドライで行われた。ハミルトンはまず1分07秒014を記録し、その後1分06秒947に自己ベストを更新した。マシンの修復を終えたロズベルグが1分06秒516で首位に立った。
Q2終盤に雨が降り始め、ハミルトンが1分06秒228でロズベルグを0.175秒上回った。ベッテルは1分06秒602で3番手、ライコネンは7番手となり、フェラーリの2人はQ2でスーパーソフトを使用した。
Q3開始時は路面が滑りやすく、各ドライバーはまずインターミディエイトを使用し、路面が乾くにつれてウルトラソフトに交換した。ハミルトンが最終的に1分07秒922でポールを獲得し、ロズベルグが2番手、ヒュルケンベルグが3番手となった。
ロズベルグとベッテルには、予定外のギアボックス交換によってそれぞれ5グリッド降格が科された。このため予選タイムで3番手のヒュルケンベルグが決勝の2番グリッドに繰り上がり、予選5番手のバトンは3番グリッドからスタートすることになった。
ペレスはQ1でリアサスペンションの不具合とみられるトラブルに見舞われ、進出を決めたもののQ2には出走できず16番手となった。サインツもQ2に出走できず15番手だった。トロロッソのクビアトはQ1でクラッシュし、予選を20番手で終えた。
ボッタスは予選8番手、フェルスタッペンは9番手、マッサは10番手。ハースのグティエレスは11番手、グロージャンは13番手となった。パーマー、ハリアント、ナッセにはQ1の黄旗違反により、それぞれ3グリッド降格が科された。
ハミルトンがポールを守り、ヒュルケンベルグがペナルティによってフロントロウへ、バトンが2列目へと繰り上がった。クビアトはシャシーとギアボックスの交換に伴いピットレーンからスタートする予定で、予選後の技術的な変更によってスタート順がさらに変わる可能性もあった。
| 順位 | ドライバー | チーム | Q1 | Q2 | Q3 | 周回数 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | ルイス・ハミルトン | メルセデス | 1:06.947 | 1:06.228 | 1:07.922 | 21 |
| 2 | ニコ・ロズベルグ | メルセデス | 1:06.516 | 1:06.403 | 1:08.465 | 20 |
| 3 | ニコ・ヒュルケンベルグ | フォース・インディア | 1:07.385 | 1:07.257 | 1:09.285 | 25 |
| 4 | セバスチャン・ベッテル | フェラーリ | 1:06.761 | 1:06.602 | 1:09.781 | 18 |
| 5 | ジェンソン・バトン | マクラーレン | 1:07.653 | 1:07.572 | 1:09.900 | 22 |
| 6 | キミ・ライコネン | フェラーリ | 1:07.240 | 1:06.940 | 1:09.901 | 21 |
| 7 | ダニエル・リカルド | レッドブル | 1:07.500 | 1:06.840 | 1:09.980 | 20 |
| 8 | バルテリ・ボッタス | ウィリアムズ | 1:07.148 | 1:06.911 | 1:10.440 | 18 |
| 9 | マックス・フェルスタッペン | レッドブル | 1:07.131 | 1:06.866 | 1:11.153 | 17 |
| 10 | フェリペ・マッサ | ウィリアムズ | 1:07.419 | 1:07.145 | 1:11.977 | 21 |
| 11 | エステバン・グティエレス | ハース | 1:07.660 | 1:07.578 | — | 18 |
| 12 | パスカル・ウェーレイン | マノー | 1:07.565 | 1:07.700 | — | 17 |
| 13 | ロマン・グロージャン | ハース | 1:07.662 | 1:07.850 | — | 19 |
| 14 | フェルナンド・アロンソ | マクラーレン | 1:07.671 | 1:08.154 | — | 12 |
| 15 | カルロス・サインツ | トロロッソ | 1:07.618 | — | — | 10 |
| 16 | セルジオ・ペレス | フォース・インディア | 1:07.657 | — | — | 5 |
| 17 | ケビン・マグヌッセン | ルノー | 1:07.941 | — | — | 10 |
| 18 | ジョリオン・パーマー | ルノー | 1:07.965 | — | — | 9 |
| 19 | リオ・ハリアント | マノー | 1:08.026 | — | — | 11 |
| 20 | ダニール・クビアト | トロロッソ | 1:08.409 | — | — | 8 |
| 21 | マーカス・エリクソン | ザウバー | 1:08.418 | — | — | 12 |
| 22 | フェリペ・ナッセ | ザウバー | 1:08.446 | — | — | 13 |