A Spanyol Nagydíj időmérő edzésére tovább melegedett az idő, így nem volt egyszerű dolga a mezőnynek.
Q1
Miután a harmadik szabadedzésen nem tudott részt venni, Pierre Gasly hajtott elsőként pályára. Az AlphaTauri azonban továbbra sem tűnt hibátlannak, olykor némi füstfelhőt hagyott maga után.
Az első komolyabb időt Verstappen futotta 1:20.091-gyel, később azonban a két Ferrari állt az élre.
Közben a boxutcában Strollt rossz ütemben engedte ki az Aston Martin és hajszál híján összeütköztek.
Leclerc, Sainz és Verstappen jutottak tovább a legjobb helyeken, míg kiesett a két Williams, a két Aston Martin, valamint a hazai pályán vezető kétszeres világbajnok Fernando Alonso.
Q2
Eleinte nem volt mozgás a pályán, az csak kb 10 perccel az etap vége előtt népesült be. Hamiltoné volt az első gyorskör, azonban hamarosan Russell vette át tőle a vezetést 1:19.470-nel.
Ezt követően némileg meglepő módon nem nagyon sikerült javítani a többieknek, így Russell-Hamilton maradt a sorrend az élen.
Pár perccel a vége előtt a versenyigazgatás minden versenyzőnek üzent, mi szerint nem megengedett, hogy a boxucából kifelé haladva szándékosan lassú legyen valaki – annak érdekében, hogy lemaradjon az előtte haladókról, így légüres térben, háborítatlanul futhasson gyorskört.
Végül Verstappen lett a Q2 leggyorsabbja, míg Kevin Magnussen ismét villantott a Haasszal, és az 5. helyen jutott tovább. Befért a top10-be a csapattárs Mick Schumacher is, ez azonban annak is köszönhető, hogy Norris utolsó gyorskörét elvették.
Így a McLaren britje nem jutott tovább, csak úgy, mint Ocon, Tsunoda, Gasly, és Zhou is.
Q3
Sainz állt az élen, és Leclerc épp azon volt, hogy jobb kört fusson csapattársánál, mikor megforgott, így nemhogy nem előzte meg a spanyolt, de egyelőre mért köre sem lett.
Ellenben Verstappen remek körrel, 1:19.073-as átvette a vezetést.
A Q3 második gyorskörei során Leclerc pótolta, amit elsőre elhibázott, és átvette a vezetést. Sainz javítani tudott idején, de 3. maradt Verstappen mögött. A holland közben meg is szakította gyorskörét és visszatért a boxba, miután motorproblémáról számolt be.
Végül Leclerc megszerezte idei negyedik pole pozícióját, Verstappen, Sainz és Russell előtt.
Az időmérő végeredménye:
| Q3 | Versenyző | Csapat | Köridő | Diff. |
| 1 | Charles Leclerc | Ferrari | 1:18.750 | – |
| 2 | Max Verstappen | Red Bull | 1:19.073 | 0.323 |
| 3 | Carlos Sainz | Ferrari | 1:19.166 | 0.416 |
| 4 | George Russell | Mercedes | 1:19.393 | 0.643 |
| 5 | Sergio Peérez | Red Bull | 1:19.420 | 0.670 |
| 6 | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:19.512 | 0.762 |
| 7 | Valtteri Bottas | Alfa Romeo/Ferrari | 1:19.608 | 0.858 |
| 8 | Kevin Magnussen | Haas/Ferrari | 1:19.682 | 0.932 |
| 9 | Daniel Ricciardo | McLaren/Mercedes | 1:20.297 | 1.547 |
| 10 | Mick Schumacher | Haas/Ferrari | 1:20.368 | 1.618 |
| Q2 | ||||
| 11 | Lando Norris | McLaren/Mercedes | 1:20.471 | 1.721 |
| 12 | Esteban Ocon | Alpine/Renault | 1:20.638 | 1.888 |
| 13 | Yuki Tsunoda | AlphaTauri/Red Bull | 1:20.639 | 1.889 |
| 14 | Pierre Gasly | AlphaTauri/Red Bull | 1:20.861 | 2.111 |
| 15 | Zhou Guanyu | Alfa Romeo/Ferrari | 1:21.094 | 2.344 |
| Q1 | ||||
| 16 | Sebastian Vettel | Aston Martin/Mercedes | 1:20.954 | 2.204 |
| 17 | Fernando Alonso | Alpine/Renault | 1:21.043 | 2.293 |
| 18 | Lance Stroll | Aston Martin/Mercedes | 1:21.418 | 2.668 |
| 19 | Alexander Albon | Williams/Mercedes | 1:21.645 | 2.895 |
| 20 | Nicholas Latifi | Williams/Mercedes | 1:21.915 | 3.165 |