Tout comme en avant-midi, c’est Lewis Hamilton (McLaren) qui a été le plus rapide de la 2e séance d’essais libres du Grand Prix du Brésil. Sebastian Vettel (Red Bull) a précédé Mark Webber (Red Bull) en 2e place. Felipe Massa (Ferrari) est 4e alors que Fernando Alonso (Ferrari) est 5e. Michael Schumacher (Mercedes) et Nico Rosberg (Mercedes) ont fini respectivement avec le 6e et 7e meilleur temps.
| 1 | 4 | Lewis Hamilton | McLaren-Mercedes | 1:14.026 | 35 | |
| 2 | 1 | Sebastian Vettel | Red Bull Racing-Renault | 1:14.300 | 0.274 | 40 |
| 3 | 2 | Mark Webber | Red Bull Racing-Renault | 1:14.523 | 0.497 | 37 |
| 4 | 6 | Felipe Massa | Ferrari | 1:14.553 | 0.527 | 37 |
| 5 | 5 | Fernando Alonso | Ferrari | 1:14.592 | 0.566 | 37 |
| 6 | 7 | Michael Schumacher | Mercedes | 1:14.654 | 0.628 | 36 |
| 7 | 8 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:14.669 | 0.643 | 40 |
| 8 | 3 | Jenson Button | McLaren-Mercedes | 1:14.863 | 0.837 | 40 |
| 9 | 10 | Romain Grosjean | Lotus-Renault | 1:14.994 | 0.968 | 37 |
| 10 | 11 | Paul di Resta | Force India-Mercedes | 1:15.129 | 1.103 | 39 |
| 11 | 12 | Nico Hulkenberg | Force India-Mercedes | 1:15.131 | 1.105 | 40 |
| 12 | 9 | Kimi Räikkönen | Lotus-Renault | 1:15.371 | 1.345 | 39 |
| 13 | 19 | Bruno Senna | Williams-Renault | 1:15.432 | 1.406 | 45 |
| 14 | 15 | Sergio Perez | Sauber-Ferrari | 1:15.542 | 1.516 | 35 |
| 15 | 14 | Kamui Kobayashi | Sauber-Ferrari | 1:15.839 | 1.813 | 43 |
| 16 | 16 | Daniel Ricciardo | STR-Ferrari | 1:15.902 | 1.876 | 39 |
| 17 | 18 | Pastor Maldonado | Williams-Renault | 1:15.953 | 1.927 | 47 |
| 18 | 17 | Jean-Eric Vergne | STR-Ferrari | 1:16.048 | 2.022 | 40 |
| 19 | 21 | Vitaly Petrov | Caterham-Renault | 1:16.126 | 2.100 | 39 |
| 20 | 20 | Heikki Kovalainen | Caterham-Renault | 1:16.655 | 2.629 | 42 |
| 21 | 22 | Pedro de la Rosa | HRT-Cosworth | 1:17.244 | 3.218 | 15 |
| 22 | 24 | Timo Glock | Marussia-Cosworth | 1:17.675 | 3.649 | 42 |
| 23 | 25 | Charles Pic | Marussia-Cosworth | 1:18.127 | 4.101 | 31 |
| 24 | 23 | Narain Karthikeyan | HRT-Cosworth | 1:18.139 | 4.113 | 15 |