Sebastian Vettel ha stabilito il nuovo record del tracciato cittadino di Valencia con il tempo di 1’37 0,258 che è ben 3 decimi migliore rispetto al pole realizzata lo scorso anno dal pilota tedesco della Red Bull. Le due Ferrari hanno mostrato un buon passo nella ultima sessione di prove libere prima delle qualifiche. Fernando Alonso è stato il secondo più veloce davanti al compagno di squadra Felipe Massa e Mark Webber. E ‘stata una seduta tranquilla per la McLaren che ha concluso con il quinto e settimo. Lewis Hamilton non ha sfruttato al meglio le gomme soft perchè nel suo giro veloce è stato rallentato dalla Mercedes di Schumacher. Schumacher ha concluso la sessione, due decimi più lento del suo compagno di squadra, con le due Renault completando la top ten.
| Pos. | N° | Pilota | Auto | Miglior giro | Divario | giri percorsi |
| 1 | 1 | Sebastian Vettel | Red Bull-Renault | 1’37 0,258 | 15 | |
| 2 | 5 | Fernando Alonso | Ferrari | 1’37 0,678 | 0,420 | 16 |
| 3 | 6 | Felipe Massa | Ferrari | 1’37 0,840 | 0,582 | 17 |
| 4 | 2 | Mark Webber | Red Bull-Renault | 1’38 0,068 | 0,810 | 13 |
| 5 | 4 | Jenson Button | McLaren-Mercedes | 1’38 0,326 | 1,068 | 13 |
| 6 | 8 | Nico Rosberg | Mercedes | 1’38 0,580 | 1,322 | 15 |
| 7 | 3 | Lewis Hamilton | McLaren-Mercedes | 1’38 0,741 | 1,483 | 13 |
| 8 | 7 | Michael Schumacher | Mercedes | 1’38 0,799 | 1,541 | 14 |
| 9 | 10 | Vitaly Petrov | Renault | 1’38 0,822 | 1,564 | 17 |
| 10 | 9 | Nick Heidfeld | Renault | 1’39 0,113 | 1,855 | 15 |
| 11 | 14 | Adrian Sutil | Force India-Mercedes | 1’39 0,411 | 2,153 | 19 |
| 12 | 17 | Sergio Perez | Sauber-Ferrari | 1’39 0,778 | 2,520 | 18 |
| 13 | 15 | Paul di Resta | Force India-Mercedes | 1’39 0,823 | 2,565 | 18 |
| 14 | 16 | Kamui Kobayashi | Sauber-Ferrari | 1’39 0,848 | 2,590 | 18 |
| 15 | 18 | Sebastien Buemi | Toro Rosso-Ferrari | 1’39 0,888 | 2,630 | 17 |
| 16 | 11 | Rubens Barrichello | Williams-Cosworth | 1’39 0,987 | 2,729 | 18 |
| 17 | 12 | Pastor Maldonado | Williams-Cosworth | 1’40 0,004 | 2,746 | 16 |
| 18 | 19 | Jaime Alguersuari | Toro Rosso-Ferrari | 1’40 0,239 | 2,981 | 20 |
| 19 | 20 | Heikki Kovalainen | Lotus-Renault | 1’41 0,267 | 4,009 | 15 |
| 20 | 21 | Jarno Trulli | Lotus-Renault | 1’41 0,690 | 4,432 | 18 |
| 21 | 24 | Timo Glock | Vergine-Cosworth | 1’42 0,557 | 5,299 | 18 |
| 22 | 23 | Vitantonio Liuzzi | HRT-Cosworth | 1’43 0,243 | 5,985 | 17 |
| 23 | 25 | Jerome D’Ambrosio | Vergine-Cosworth | 1’43 0,309 | 6,051 | 18 |
| 24 | 22 | Narain Karthikeyan | HRT-Cosworth | 1’44 0,630 | 7,372 | 19 |