C’est Lewis Hamilton (McLaren) qui réussit le tour le plus rapide de la qualification du Grand Prix d’Australie. Son coéquipier, Jenson Button, fait le 2e temps. Au 3e rang, grosse surprise, on retrouve la Lotus-Renault de français Romain Grosjean. Michael Schumacher (Mercedes) fait également très bien avec une 4e place sur la grille de départ. Le double champion du monde 2010-2011, Sebastian Vettel (Red Bull) ne peut faire mieux que le 6e rang, tout juste derrière Mark Webber. Plusieurs équipes, on réussit à placer une de leurs voitures dans le top 10, comme en témoignent les places 8 à 10 qui sont détenus respectivement par Pastor Maldonado (Williams), Nico Hulkenberg (Force India) et Daniel Ricciardo (Toro Rosso). Le meilleur des pilotes Ferrari, Fernando Alonso n’est que 12e sur la grille et Felipe Massa est 16e.
Sergio Perez (Sauber) qui s’est qualifié 17e reculera de 5 places sur la grille de départ pour une pénalité pour un changement de boîte de vitesse. Les deux pilotes HRT n’ont pas réussi à se qualifier dans le temps maximum du 107%.
| 1 | 4 | Lewis Hamilton | McLaren-Mercedes | 1:26.800 | 1:25.626 | 1:24.922 | 14 |
| 2 | 3 | Jenson Button | McLaren-Mercedes | 1:26.832 | 1:25.663 | 1:25.074 | 15 |
| 3 | 10 | Romain Grosjean | Lotus-Renault | 1:26.498 | 1:25.845 | 1:25.302 | 21 |
| 4 | 7 | Michael Schumacher | Mercedes | 1:26.586 | 1:25.571 | 1:25.336 | 18 |
| 5 | 2 | Mark Webber | Red Bull Racing-Renault | 1:27.117 | 1:26.297 | 1:25.651 | 17 |
| 6 | 1 | Sebastian Vettel | Red Bull Racing-Renault | 1:26.773 | 1:25.982 | 1:25.668 | 18 |
| 7 | 8 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:26.763 | 1:25.469 | 1:25.686 | 16 |
| 8 | 18 | Pastor Maldonado | Williams-Renault | 1:26.803 | 1:26.206 | 1:25.908 | 20 |
| 9 | 12 | Nico Hulkenberg | Force India-Mercedes | 1:27.464 | 1:26.314 | 1:26.451 | 18 |
| 10 | 16 | Daniel Ricciardo | STR-Ferrari | 1:27.024 | 1:26.319 | No time | 16 |
| 11 | 17 | Jean-Eric Vergne | STR-Ferrari | 1:26.493 | 1:26.429 | 12 | |
| 12 | 5 | Fernando Alonso | Ferrari | 1:26.688 | 1:26.494 | 12 | |
| 13 | 14 | Kamui Kobayashi | Sauber-Ferrari | 1:26.182 | 1:26.590 | 12 | |
| 14 | 19 | Bruno Senna | Williams-Renault | 1:27.004 | 1:26.663 | 16 | |
| 15 | 11 | Paul di Resta | Force India-Mercedes | 1:27.469 | 1:27.086 | 16 | |
| 16 | 6 | Felipe Massa | Ferrari | 1:27.633 | 1:27.497 | 16 | |
| 17 | 15 | Sergio Perez | Sauber-Ferrari | 1:26.596 | 11 | ||
| 18 | 9 | Kimi Räikkönen | Lotus-Renault | 1:27.758 | 9 | ||
| 19 | 20 | Heikki Kovalainen | Caterham-Renault | 1:28.679 | 7 | ||
| 20 | 21 | Vitaly Petrov | Caterham-Renault | 1:29.018 | 8 | ||
| 21 | 24 | Timo Glock | Marussia-Cosworth | 1:30.923 | 10 | ||
| 22 | 25 | Charles Pic | Marussia-Cosworth | 1:31.670 | 9 | ||
| DNQ | 22 | Pedro de la Rosa | HRT-Cosworth | 1:33.495 | 6 | ||
| DNQ | 23 | Narain Karthikeyan | HRT-Cosworth | 1:33.643 | 6 | ||
| Q1 107% Time | 1:32.214 |