Tout comme en avant-midi, c’est Lewis Hamilton (McLaren) qui fait le meilleur tour de la séance de l’après-midi en Malaisie. Les voitures équipées de moteurs Mercedes semblent avoir la forme, elles qui ont réussi les 4 meilleurs temps de cette deuxième séance d’essais libres. Derrière le Britannique, on retrouve Michael Schumacher (Mercedes), Jenson Button (McLaren) et Nico Rosberg (Mercedes). Daniel Ricciardo (Toro Rosso) a fait le 5e temps. Fernando Alonso (Ferrari) est 6e, suivi de Mark Webber (Red Bull). Sebastian Vettel (Red Bull) est 10e.
| 1 | 4 | Lewis Hamilton | McLaren-Mercedes | 1:38.172 | 28 | |
| 2 | 7 | Michael Schumacher | Mercedes | 1:38.533 | 0.361 | 34 |
| 3 | 3 | Jenson Button | McLaren-Mercedes | 1:38.535 | 0.363 | 30 |
| 4 | 8 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:38.696 | 0.524 | 34 |
| 5 | 16 | Daniel Ricciardo | STR-Ferrari | 1:38.853 | 0.681 | 33 |
| 6 | 5 | Fernando Alonso | Ferrari | 1:38.891 | 0.719 | 27 |
| 7 | 2 | Mark Webber | Red Bull Racing-Renault | 1:39.133 | 0.961 | 29 |
| 8 | 17 | Jean-Eric Vergne | STR-Ferrari | 1:39.297 | 1.125 | 33 |
| 9 | 10 | Romain Grosjean | Lotus-Renault | 1:39.311 | 1.139 | 22 |
| 10 | 1 | Sebastian Vettel | Red Bull Racing-Renault | 1:39.402 | 1.230 | 25 |
| 11 | 18 | Pastor Maldonado | Williams-Renault | 1:39.444 | 1.272 | 35 |
| 12 | 12 | Nico Hulkenberg | Force India-Mercedes | 1:39.464 | 1.292 | 26 |
| 13 | 11 | Paul di Resta | Force India-Mercedes | 1:39.625 | 1.453 | 20 |
| 14 | 14 | Kamui Kobayashi | Sauber-Ferrari | 1:39.687 | 1.515 | 16 |
| 15 | 9 | Kimi Räikkönen | Lotus-Renault | 1:39.696 | 1.524 | 29 |
| 16 | 6 | Felipe Massa | Ferrari | 1:40.271 | 2.099 | 28 |
| 17 | 19 | Bruno Senna | Williams-Renault | 1:40.678 | 2.506 | 34 |
| 18 | 15 | Sergio Perez | Sauber-Ferrari | 1:40.947 | 2.775 | 33 |
| 19 | 21 | Vitaly Petrov | Caterham-Renault | 1:41.464 | 3.292 | 25 |
| 20 | 24 | Timo Glock | Marussia-Cosworth | 1:41.681 | 3.509 | 20 |
| 21 | 20 | Heikki Kovalainen | Caterham-Renault | 1:42.594 | 4.422 | 18 |
| 22 | 25 | Charles Pic | Marussia-Cosworth | 1:42.874 | 4.702 | 24 |
| 23 | 23 | Narain Karthikeyan | HRT-Cosworth | 1:43.658 | 5.486 | 18 |
| 24 | 22 | Pedro de la Rosa | HRT-Cosworth | 1:43.823 | 5.651 | 22 |