O melhor tempo de Alonso foi conseguido na fase em que todos os pilotos da frente montaram os pneus mais macios à disposição em Valência, com o espanhol a conseguir levar a melhor nesta batalha, depois de Sebastian Vettel e Mark Webber terem trocado de posição entre si por diversas vezes numa fase inicial com esses pneus. Contudo, com Alonso e Hamilton a montarem igualmente os pneus mais macios, estes dois saltaram para as duas posições da frente, com o tempo do espanhol, em 1.37,968s (único a rodar na casa do segundo ’37) a bater Hamilton por 0,227s.
É de salientar, no entanto, que neste treino se assistiu a grande equilíbrio nas posições da frente, pois os sete primeiros ficaram separados por apenas meio segundo, com Vettel a ficar na terceira posição e pouco atrás de Hamilton, enquanto Michael Schumacher foi o quarto com o melhor dos Mercedes, a 0,347s. Felipe Massa, com o segundo Ferrari, ficou na posição seguinte, a 0,475s, deixando atrás de si Jenson Button (McLaren) e Webber (Red Bull), que agora não foi além do sétimo posto, a 0,563s.
Nico Rosberg colocou o outro Mercedes na oitava posição, mas este já a mais de um segundo, enquanto os dois Renault, que de manhã haviam conseguido obter o melhor resultado de conjunto, não foram além das duas últimas posições do top 10, com Nick Heidfeld a ficar na frente de Vitaly Petrov.
Adrian Sutil repetiu a boa performance dos Force India, com o 11º melhor tempo, ficando logo à frente dos dois pilotos da Williams, Rubens Barrichello e Pastor Maldonado. Na segunda metade do pelotão, nota para a entrada tardia em pista de Paul di Resta, cujo Force India sofreu hoje de manhã com os estragos causados pelo despiste de Nico Hulkenberg, conseguindo ainda fazer o 14º tempo apesar de ter tido apenas nove minutos de sessão para trabalhar. Pior esteve Jaime Alguersuari, cujo Toro Rosso padeceu de um problema no motor Ferrari, impedindo o piloto espanhol de seguir para a pista. A gravidade do problema obrigou mesmo à ida de um responsável da Scuderia Ferrari à garagem da Toro Rosso, com o problema a ser então debatido.
2 Lewis Hamilton McLaren-Mercedes 0.227 26
3 Sebastian Vettel RBR-Renault 0.297 31
4 Michael Schumacher Mercedes 0.347 30
5 Felipe Massa Ferrari 0.475 32
6 Jenson Button McLaren-Mercedes 0.515 30
7 Mark Webber RBR-Renault 0.563 26
8 Nico Rosberg Mercedes 1.013 33
9 Nick Heidfeld Renault 1.072 35
10 Vitaly Petrov Renault 1.618 27
11 Adrian Sutil Force India-Mercedes 1.658 31
12 Rubens Barrichello Williams-Cosworth 2.052 34
13 Pastor Maldonado Williams-Cosworth 2.333 34
14 Paul di Resta Force India-Mercedes 2.395 7
15 Sebastien Buemi STR-Ferrari 2.486 32
16 Sergio Perez Sauber-Ferrari 2.563 37
17 Kamui Kobayashi Sauber-Ferrari 4.115 34
18 Heikki Kovalainen Lotus-Renault 4.188 39
19 Jarno Trulli Lotus-Renault 4.271 25
20 Timo Glock Virgin-Cosworth 4.305 21
21 Jerome d’Ambrosio Virgin-Cosworth 4.841 36
22 Vitantonio Liuzzi HRT-Cosworth 6.492 29
23 Narain Karthikeyan HRT-Cosworth 8.938 16
24 Jaime Alguersuari STR-Ferrari Sem tempo
