Après avoir dominé la première séance d’essais libres, Mark Webber (Red Bull) a récidivé en après-midi. Il est suivi cette fois-ci de Jenson Button (McLaren) et de Lewis Hamilton (McLaren). Sebastian Vettel (Red Bull) a réussi le 4e meilleur temps. La fin de semaine s’annonce difficile chez Ferrari, alors que Felipe Massa est 6e et que le double champion du monde, Fernando Alonso est 9e.
À cause des hautes températures en Malaisie, la dégradation des pneus est plus rapide. Pirelli recommande une stratégie de 3 arrêts pour la course de dimanche.
| 1 | 2 | Mark Webber | RBR-Renault | 1:36.876 | 24 | |
| 2 | 4 | Jenson Button | McLaren-Mercedes | 1:36.881 | 0.005 | 30 |
| 3 | 3 | Lewis Hamilton | McLaren-Mercedes | 1:37.010 | 0.134 | 23 |
| 4 | 1 | Sebastian Vettel | RBR-Renault | 1:37.090 | 0.214 | 30 |
| 5 | 7 | Michael Schumacher | Mercedes | 1:38.088 | 1.212 | 26 |
| 6 | 6 | Felipe Massa | Ferrari | 1:38.089 | 1.213 | 31 |
| 7 | 8 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:38.565 | 1.689 | 25 |
| 8 | 9 | Nick Heidfeld | Renault | 1:38.570 | 1.694 | 16 |
| 9 | 5 | Fernando Alonso | Ferrari | 1:38.583 | 1.707 | 27 |
| 10 | 19 | Jaime Alguersuari | STR-Ferrari | 1:38.846 | 1.970 | 31 |
| 11 | 12 | Pastor Maldonado | Williams-Cosworth | 1:38.968 | 2.092 | 25 |
| 12 | 11 | Rubens Barrichello | Williams-Cosworth | 1:39.187 | 2.311 | 30 |
| 13 | 10 | Vitaly Petrov | Renault | 1:39.267 | 2.391 | 17 |
| 14 | 16 | Kamui Kobayashi | Sauber-Ferrari | 1:39.398 | 2.522 | 29 |
| 15 | 17 | Sergio Perez | Sauber-Ferrari | 1:39.603 | 2.727 | 34 |
| 16 | 15 | Paul di Resta | Force India-Mercedes | 1:39.625 | 2.749 | 31 |
| 17 | 14 | Adrian Sutil | Force India-Mercedes | 1:39.809 | 2.933 | 28 |
| 18 | 18 | Sebastien Buemi | STR-Ferrari | 1:40.115 | 3.239 | 31 |
| 19 | 24 | Timo Glock | Virgin-Cosworth | 1:40.866 | 3.990 | 24 |
| 20 | 21 | Jarno Trulli | Lotus-Renault | 1:41.890 | 5.014 | 19 |
| 21 | 22 | Narain Karthikeyan | HRT-Cosworth | 1:43.197 | 6.321 | 15 |
| 22 | 23 | Vitantonio Liuzzi | HRT-Cosworth | 1:43.991 | 7.115 | 14 |
| 23 | 20 | Heikki Kovalainen | Lotus-Renault | 1:44.886 | 8.010 | 4 |
| 24 | 25 | Jerome d’Ambrosio | Virgin-Cosworth | No time | 0 |