La sesión llegó a un final temprano para Pierre Gasly, sin embargo, cuando el nuevo piloto de Red Bull Racing perdió el control de su RB15 y giró en las barreras. El piloto francés había pasado la mayor parte de la tarde en carreras cortas de recopilación de datos, pero a medida que se acercaba la hora final de la sesión se embarcó en una carrera rápida. Sin embargo, después de establecer una mejor marca personal en el segundo sector, Gasly perdió la parte trasera del automóvil en la salida de la curva 10 y se deslizó dentro de las barreras.
A pesar de que el daño en la parte trasera de su auto parecía mínimo, su equipo se detuvo corriendo por el día para comenzar las reparaciones.
Leclerc, por su parte, tuvo un día sin problemas y pronto se puso en marcha en la sesión de la mañana y, después de 90 minutos, se abrió camino a una hora P1 de 1: 19.172 con neumáticos C2 Pirelli.
Una hora más tarde, el conductor monegasco emergió en el compuesto C3 utilizado por Vettel para establecer su primer día de referencia. Leclerc maximizó el agarre adicional del neumático con bandas amarillas e inmediatamente se movió más adelante del campo con un tiempo de 1: 18.247. La vuelta, dentro de una décima de segundo del mejor día de Vettel, siguió siendo el punto de referencia para el resto del día. Publicó un total de 157 vueltas.
Norris, mientras tanto, esperó hasta el final del día para registrar su mejor vuelta. El novato británico imitó el primer día de los esfuerzos de su compañero de equipo Carlos Sainz y montó un juego de neumáticos C4 al final de la sesión para terminar el día con 1: 18.553s, 0.306 desde la época de Leclerc. Norris también completó 104 vueltas en su primer día al volante del McLaren MCL34.
Kevin Magnussen tomó P3 para Haas con un tiempo de 1: 19.206, pero un problema con su asiento restringió su funcionamiento. El piloto de reserva Pietro Fittipaldi se hizo cargo en la última hora de carrera, pero completó solo cuatro vueltas.
El cuarto lugar en la hoja de tiempo fue para Alexander Albon de Toro Rosso. El piloto novato que terminó tercero en el campeonato F2 del año pasado detrás de Norris y el campeón y el nuevo piloto de Williams, George Russell, tuvo un comienzo desafortunado en su carrera de F1, girando a los pocos segundos del inicio de la sesión, pero una vez que consiguió el jup y funcionó correctamente, se registró en Tailandia. El conductor disfrutó de un sólido día de apertura.
Albon recorrió 132 vueltas de la pista de Barcelona y por la tarde superó a Antonio Giovinazzi, de Alfa Romeo, con un tiempo de 1: 19.301 sobre neumáticos C4. Giovinazzi acumuló 101 vueltas para ser el cuarto y último piloto en registrar un día y dos siglos.
Al igual que en el primer día de pruebas, Mercedes partió corriendo entre Lewis Hamilton y Valtteri Bottas, con el campeón defensor Hamilton al volante por la mañana. El equipo una vez más se centró en el ritmo de largo plazo, con Bottas finalizando el sexto día, mientras que Hamilton terminó en P10.
Gasly ocupó el séptimo lugar antes de su giro, terminando por delante del par Renault de Nico Hulkenberg y Daniel Ricciardo. La carrera de la mañana del australiano fue interrumpida brevemente por una falla del alerón trasero. Detrás de ellos, Lance Stroll terminó noveno en su debut para Racing Point luego de mudarse de Williams.
