3月24日、天候が回復したアルバート・パークでオーストラリアGP予選が始まった。FP3の雨によってドライでの予選シミュレーションが不足し、各チームはQ1に入ってからタイヤの作動領域を素早く見極める必要があった。コースは周回ごとに速くなり、走行のタイミングやトラフィックの管理が重要になった。
ルイス・ハミルトンがQ3で1分21秒164を記録し、コースレコードを更新してポールポジションを獲得した。キミ・ライコネンを0.664秒上回る明確な差をつけた。メルセデスのハミルトンは予選終盤にマシンの性能を引き出し、金曜には接近して見えた争いに再び差を生んだ。
ライコネンが1分21秒828で2番手、セバスチャン・ベッテルが1分21秒838で続き、フェラーリの2台はわずか0.010秒差だった。ベッテルはチームメイトに及ばなかったが、2列目の先頭を確保した。3番手スタートは、決勝を争ううえで戦略の余地を残す位置となった。
マックス・フェルスタッペンとダニエル・リカルドが4番手、5番手に入り、予選順位ではレッドブルの2台が3列目までに入った。リカルドには金曜のフリー走行で赤旗時の手順を守らなかったことによる3グリッド降格ペナルティーが科されていた。そのため8番手からスタートし、決勝ではさらに追い上げを求められることになった。

バルテリ・ボッタスはQ3で高速コーナーのコントロールを失ってバリアに衝突し、最終セッションの有効なタイムを残せなかった。それ以前のQ2では1分22秒089を記録し、上位を争える位置にいた。しかし、事故でマシンが損傷してギアボックス交換が必要となり、ペナルティーによって15番手からのスタートとなった。
ハースは6番手と7番手を獲得し、ケビン・マグヌッセンがロマン・グロージャンを僅かに上回った。ニコ・ヒュルケンベルグが8番手、カルロス・サインツが9番手となり、ルノーは2台そろってQ3に進出した。前年の中団チームは新シーズンの開幕戦でも競争力を示したが、先頭集団との具体的な差は決勝でさらに確かめられることになる。
Q2で敗退した5人は、フェルナンド・アロンソ、ストフェル・バンドーン、セルジオ・ペレス、ランス・ストロール、エステバン・オコンだった。トロロッソとザウバーはいずれも後半のセッションに進めなかった。これで全20人の予選順位が決まり、各チームはその後も車両の修復、タイヤ選択、スタート戦略に取り組む必要があった。
ハミルトンが1分21秒164でポールを獲得し、フェラーリが2番手と3番手、レッドブルが4番手と5番手を占めた。以下の表はF1公式の全20人のQ1、Q2、Q3の成績と周回数を掲載し、リタイアや進出しなかったセッションに対応する表記も保持している。
| 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 | 1:22.824 | 1:22.051 | 1:21.164 | 20 |
| 2 | キミ・ライコネン | フェラーリ | 1:23.096 | 1:22.507 | 1:21.828 | 17 |
| 3 | セバスチャン・ベッテル | フェラーリ | 1:23.348 | 1:21.944 | 1:21.838 | 20 |
| 4 | マックス・フェルスタッペン | レッドブル | 1:23.483 | 1:22.416 | 1:21.879 | 18 |
| 5 | ダニエル・リカルド | レッドブル | 1:23.494 | 1:22.897 | 1:22.152 | 17 |
| 6 | ケビン・マグヌッセン | ハース | 1:23.909 | 1:23.300 | 1:23.187 | 17 |
| 7 | ロマン・グロージャン | ハース | 1:23.671 | 1:23.468 | 1:23.339 | 17 |
| 8 | ニコ・ヒュルケンベルグ | ルノー | 1:23.782 | 1:23.544 | 1:23.532 | 16 |
| 9 | カルロス・サインツ | ルノー | 1:23.529 | 1:23.061 | 1:23.577 | 17 |
| 10 | バルテリ・ボッタス | メルセデス | 1:23.686 | 1:22.089 | リタイア | 16 |
| 11 | フェルナンド・アロンソ | マクラーレン | 1:23.597 | 1:23.692 | — | 14 |
| 12 | ストフェル・バンドーン | マクラーレン | 1:24.073 | 1:23.853 | — | 14 |
| 13 | セルジオ・ペレス | フォース・インディア | 1:24.344 | 1:24.005 | — | 14 |
| 14 | ランス・ストロール | ウィリアムズ | 1:24.464 | 1:24.230 | — | 13 |
| 15 | エステバン・オコン | フォース・インディア | 1:24.503 | 1:24.786 | — | 16 |
| 16 | ブレンドン・ハートレー | トロロッソ | 1:24.532 | — | — | 8 |
| 17 | マーカス・エリクソン | ザウバー | 1:24.556 | — | — | 9 |
| 18 | シャルル・ルクレール | ザウバー | 1:24.636 | — | — | 9 |
| 19 | セルゲイ・シロトキン | ウィリアムズ | 1:24.922 | — | — | 8 |
| 20 | ピエール・ガスリー | トロロッソ | 1:25.295 | — | — | 7 |