Lewis Hamilton (Mercedes) a été le plus rapide en qualification et il partira devant Nico Rosberg au Grand Prix de Chine. Sebastian Vettel (Ferrari) et Felipe Massa (Williams) partiront de la 2e ligne. En 3e ligne, on retrouvera Valtteri Bottas (Williams) et Kimi Raïkkönen (Ferrari). Daniel Ricciardo (Red Bull) et Romain Grosjean (Lotus) se sont respectivement qualifié 7e et 8e. Felipe Nasr (Sauber) et Marcus Ericsson (Sauber) concluent le top 10.
| Pos | No | Pilote | Équipe | Q1 | Q2 | Q3 | Tours |
| 1 | 44 | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:38.285 | 1:36.423 | 1:35.782 | 12 |
| 2 | 6 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:38.496 | 1:36.747 | 1:35.824 | 12 |
| 3 | 5 | Sebastian Vettel | Ferrari | 1:37.502 | 1:36.957 | 1:36.687 | 17 |
| 4 | 19 | Felipe Massa | Williams | 1:38.433 | 1:37.357 | 1:36.954 | 15 |
| 5 | 77 | Valtteri Bottas | Williams | 1:38.014 | 1:37.763 | 1:37.143 | 15 |
| 6 | 7 | Kimi Raikkonen | Ferrari | 1:37.790 | 1:37.109 | 1:37.232 | 17 |
| 7 | 3 | Daniel Ricciardo | Red Bull Racing | 1:38.534 | 1:37.939 | 1:37.540 | 18 |
| 8 | 8 | Romain Grosjean | Lotus | 1:38.209 | 1:38.063 | 1:37.905 | 20 |
| 9 | 12 | Felipe Nasr | Sauber | 1:38.521 | 1:38.017 | 1:38.067 | 16 |
| 10 | 9 | Marcus Ericsson | Sauber | 1:38.941 | 1:38.127 | 1:38.158 | 15 |
| 11 | 13 | Pastor Maldonado | Lotus | 1:38.563 | 1:38.134 | 13 | |
| 12 | 26 | Daniil Kvyat | Red Bull Racing | 1:39.051 | 1:38.209 | 13 | |
| 13 | 33 | Max Verstappen | Toro Rosso | 1:38.387 | 1:38.393 | 14 | |
| 14 | 55 | Carlos Sainz | Toro Rosso | 1:38.622 | 1:38.538 | 14 | |
| 15 | 11 | Sergio Perez | Force India | 1:38.903 | 1:39.290 | 10 | |
| 16 | 27 | Nico Hulkenberg | Force India | 1:39.216 | 6 | ||
| 17 | 22 | Jenson Button | McLaren | 1:39.276 | 6 | ||
| 18 | 14 | Fernando Alonso | McLaren | 1:39.280 | 8 | ||
| 19 | 28 | Will Stevens | Marussia | 1:42.091 | 6 | ||
| 20 | 98 | Roberto Merhi | Marussia | 1:42.842 | 8 | ||
| Q1 107% Time | 1:44.327 |