Pour la première fois cette saison, Nico Rosberg (Mercedes) partira de la position de tête. Lewis Hamilton (Mercedes) est 2e à Barcelone. En 2e ligne, on retrouvera Sebastian Vettel (Ferrari) et Valtteri Bottas (Williams). La 3e ligne de la grille de départ est celle de Toro Rosso. Carlos Sainz a eu le meilleur sur Max Verstappen. Kimi Raïkkönen (Ferrari) prend part au départ depuis la 7e place. Daniil Kvyat (Red Bull) est 8e et Felipe Massa (Williams) est 9e. Daniel Ricciardo (Red Bull) n’a pu faire mieux que le 10e temps. On retrouvera ensuite les 2 Lotus et les 2 McLaren.
| Pos. | No. | Pilote | Équipe | Q1 | Q2 | Q3 | Tours |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 6 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:26.490s | 1:25.166s | 1:24.681s | 18 |
| 2 | 44 | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:26.382s | 1:25.740s | 1:24.948s | 17 |
| 3 | 5 | Sebastian Vettel | Ferrari | 1:27.534s | 1:26.167s | 1:25.458s | 15 |
| 4 | 77 | Valtteri Bottas | Williams | 1:27.262s | 1:26.197s | 1:25.694s | 16 |
| 5 | 55 | Carlos Sainz | Toro Rosso | 1:26.773s | 1:26.475s | 1:26.136s | 17 |
| 6 | 33 | Max Verstappen | Toro Rosso | 1:27.393s | 1:26.441s | 1:26.249s | 20 |
| 7 | 7 | Kimi Räikkönen | Ferrari | 1:26.637s | 1:26.016s | 1:26.414s | 16 |
| 8 | 26 | Daniil Kvyat | Red Bull | 1:27.833s | 1:26.889s | 1:26.629s | 16 |
| 9 | 19 | Felipe Massa | Williams | 1:27.165s | 1:26.147s | 1:26.757s | 16 |
| 10 | 3 | Daniel Ricciardo | Red Bull | 1:27.611s | 1:26.692s | 1:26.770s | 16 |
| 11 | 8 | Romain Grosjean | Lotus | 1:27.383s | 1:27.375s | 13 | |
| 12 | 13 | Pastor Maldonado | Lotus | 1:27.281s | 1:27.450s | 13 | |
| 13 | 14 | Fernando Alonso | McLaren | 1:27.941s | 1:27.760s | 11 | |
| 14 | 22 | Jenson Button | McLaren | 1:27.813s | 1:27.854s | 12 | |
| 15 | 12 | Felipe Nasr | Sauber | 1:27.625s | 1:28.005s | 14 | |
| 16 | 9 | Marcus Ericsson | Sauber | 1:28.112s | 6 | ||
| 17 | 27 | Nico Hulkenberg | Force India | 1:28.365s | 6 | ||
| 18 | 11 | Sergio Perez | Force India | 1:28.442s | 7 | ||
| 19 | 28 | Will Stevens | Marussia | 1:31.200s | 6 | ||
| 20 | 98 | Roberto Merhi | Marussia | 1:32.038s | 4 |