8月15日現地時間午後3時、第6戦スペインGPの予選が行われ、メルセデスのルイス・ハミルトンがポールポジションを獲得した。2番手はチームメイトのバルテリ・ボッタス、3番手はレッドブル・ホンダのマックス・フェルスタッペンだった。
気温は30度、路面温度は49度。直前のフリー走行3回目（FP3）でクラッシュを喫したエステバン・オコン（ルノー）の車両はセッション開始には修復が間に合わず、ガレージでは必死の作業が続いている。
インシデントに関しては、ケビン・マグヌッセン（ハース）はERSのチャージをしたための減速でありブレーキを踏んでいなかったことと、後続のアタック車両をミラーで見ていたオコンが視線を前に戻したのと同時に起きた不運な事故であり、両者ともにペナルティなしの裁定が下っている。
Q1は各車がコンディション向上を待つなか、ウイリアムズ勢がソフトタイヤでコースインしてアタックを開始するが、やはりグリップは低いとドライバーたちが報告する。セクター2の大半が追い風で、空力的にトリッキーなコンディションになっている。
これにつづいてコースインしたメルセデスAMG勢はルイス・ハミルトンが1分17秒037のトップタイム、バルテリ・ボッタスは0.376秒差で4番手となり、セルジオ・ペレス（レーシングポイント）が0.080秒差の2番手、ランス・ストロール（レーシングポイント）が0.279秒差の3番手に飛び込んで来た。フェルスタッペンはマシン挙動に違和感を訴え、0.378秒差の5番手に留まった。
6番手カルロス・サインツJr.（マクラーレン）、7番手シャルル・ルクレール（フェラーリ）、8番手ピエール・ガスリー（アルファタウリ・ホンダ）、9番手ダニエル・リカルド（ルノー）、10番手アレクサンダー・アルボン（レッドブル・ホンダ）。オコンは無事にコースインを果たしたが「ブレーキペダルがロングになっている」と訴え、苦戦を強いられる。初日に好調だったハース勢は再び下位に戻り、ウイリアムズ勢やアルファロメオ勢とのQ1突破争いとなる。
残り3分で各車が最後のアタックに向かい、メルセデスAMG勢やフェルスタッペンは中古のソフト、それ以外は10番手アルボンも含め新品のソフト。レーシングポイント勢は1アタックのみでピットで待機する。
各車がアタック直前に前走車とのギャップを作るため最終セクターは大渋滞となり、本来のペースで走行してタイヤに最適な熱を入れることが難しい状況。
それでも各車は続々とタイムを更新していき、タイムを更新できなかったマグヌッセンが16番手、ロマン・グロージャン（ハース）が17番手、ジョージ・ラッセル（ウイリアムズ）が18番手、ニコラス・ラティフィ（ウイリアムズ）が19番手、アントニオ・ジョビナッツィ（アルファロメオ）が20番手でQ1脱落が決まり、キミ・ライコネン（アルファロメオ）が15番手で今季初のQ2進出を果たした。ターン1〜2でマグヌッセンの前にいたダニール・クビアト（アルファタウリ・ホンダ）が審議対象となっている。
Q2では決勝スタートタイヤを見据えて各チームの選択に注目が集まるなか、メルセデスAMGがまずソフトタイヤを履いてコースイン。レッドブル勢も含め全車がソフトタイヤでアタックへと向かった。
ここでハミルトンが1分16秒013でまたしてもトップに立ち、2番手ボッタスに0.139秒差をつけた。1回目のアタックではフェルスタッペンは0.505秒差の3番手、4番手サインツJr.、5番手は「最悪のラップだった」と言うルクレール、6番手にはターン12でバランスを崩しながらもラップをまとめたペレス、7番手にはターン14イン側の縁石をヒットしてしまったストロール、8番手ランド・ノリス（マクラーレン）、9番手アルボン、10番手リカルドという順位。ソフトが4セットしかなく中古ソフトタイヤで走らなければならなかったアルファタウリ勢は13番手・14番手に留まる。
残り3分半を切ったところで各車が一斉にコースイン。新品ソフトタイヤでアタックに臨み、ライコネンだけはミディアムでアタック。メルセデスAMG勢とフェルスタッペンはコースインせずにガレージで待機する。
ここで5番手タイムを記録したガスリーはQ2突破を決め、押し出されるかたちでセバスチャン・ベッテル（フェラーリ）が11番手となり、10番手まで0.002秒差ではあるがQ3進出は果たせなかった。12番手クビアト、13番手リカルド、14番手ライコネン、15番手オコンがQ2敗退となった。
Q3では開始の1分以上前からレーシングポイント勢がピット出口で待機。
メルセデスAMG勢とフェルスタッペン、レーシングポイント勢は新品ソフトタイヤでアタックに入るが、それ以外の5台は中古ソフトでのアタックとなる。
ここでハミルトンはセクター3で最速を記録し1分15秒584でトップに。ボッタスはセクター1と2で最速を記録したものの0.059秒差で2番手。フェルスタッペンは0.708秒差で3番手、4番手ペレスは0.984秒差、ストロールが1.005秒差の5番手と続く。残りは中古ソフト勢で、サインツはターン5でロックアップを喫し9番手となった。
残り3分で全車が新品のソフトタイヤを履いて最後のアタックへ。
ボッタスはセクター2でベスト、セクター3で自己ベストを刻んだもののタイムは更新できず、ハミルトンがそのままポールポジション獲得を決めた。
フェルスタッペンもタイムを縮められず3番手、ペレスは自己ベストを更新したものの0.898秒差の4番手は変わらず。ストロールも更新なく5番手、アルボンが1.445秒差で6番手、7番手サインツ、8番手ノリス、9番手ルクレール、10番手ガスリーという結果になった。
