Délután is megmaradt a Mercedes és Lewis Hamilton dominanciája a Circuit de Catalunyán, a brit 45 századdal verte csapattársát, Nico Rosberget.

A kemény gumikról Daniel Ricciardo (Red Bull) váltott először a gyorsabb közepes keverékre, és az ausztrál rövid ideig az élre is került fél órával az edzés megkezdése után. De amint a Mercedesekre is felkerült a közepes gumi, már nem lehetett elvenni tőlük az első két helyet: előbb Nico Rosberg állt az élre 51 perccel az edzés vége előtt, aztán Hamilton megfutotta a nap legjobb körét, amivel csapattársát is meglepően könnyen utasította maga mögé.

Ricciardo a 3. helyet azért megtartotta, mögé Fernando Alonso (Ferrari) jött fel a 4. pozícióba, csapattársa, Kimi Räikkönen elé. A McLaren dán újonca, Kevin Magnussen lett a 6., mögé Jenson Button a másik McLarennel és Felipa Massa a Williams-szel zárkózott fel. A korán közepes gumikra váltó Pastor Maldonado egy ideig a 4. helyen állt a Lotusszal, de aztán a 9. helyig csúszott vissza, a legjobb 10-be még a Toro Rosso orosz újonca, Daniil Kvyat fért be.

Romain Grosjean csak a 17. helyen zárt, mivel a Lotusa kevés leszorítóerőt generált a hátsó tengelyen, később pedig a fékrendszer is elromlott a fekete versenyautóban. Jean-Eric Vergne (Toro Rosso) edzése 5 perccel hamarabb ért véget a leintésnél, mert az autójáról lerepült a jobb hátsó kerék.

Sebastian Vettel autóján nem tudták megjavítani azt az elektromos problémát, ami az első szabadedzésen 4 kör után megállította az 1-es rajtszámú Red Bullt. Állítólag egy zárlat miatt leégett a fő vezetékköteg, amihez nehéz hozzáférni, ezért elég időigényes javítást igényel.

Max Chilton Marussiájában a Ferrari motor romlott el, de az edzés második felére megjavították, így a brit versenyző mehetett hosszabb etapot is. Az edzést azonban nem tudta befejezni, mert egy vezetői hiba után a 4-es kanyar bukóterében állt meg. A Marussiáról egy karosszériadarab is leszakadt korábban, ami miatt sárga zászló volt érvényben az 1-es kanyarnál.

Eredmények:

1. Lewis Hamilton        Mercedes              1:25.524s           33 kör

 2. Nico Rosberg          Mercedes              1:25.973s  +0.449s  36 kör

 3. Daniel Ricciardo      Red Bull-Renault      1:26.509s  +0.985s  38 kör

 4. Fernando Alonso       Ferrari               1:27.121s  +1.597s  33 kör

 5. Kimi Räikkonen        Ferrari               1:27.296s  +1.772s  33 kör

 6. Kevin Magnussen       McLaren-Mercedes      1:27.788s  +2.264s  37 kör

 7. Jenson Button         McLaren-Mercedes      1:27.811s  +2.287s  29 kör

 8. Felipe Massa          Williams-Mercedes     1:27.824s  +2.300s  31 kör

 9. Pastor Maldonado      Lotus-Renault         1:27.866s  +2.342s  42 kör

10. Daniil Kvyat          Toro Rosso-Renault    1:28.049s  +2.525s  35 kör

11. Nico Hülkenberg       Force India-Mercedes  1:28.074s  +2.550s  31 kör

12. Jean-Eric Vergne      Toro Rosso-Renault    1:28.246s  +2.722s  30 kör

13. Adrian Sutil          Sauber-Ferrari        1:28.284s  +2.760s  33 kör

14. Valtteri Bottas       Williams-Mercedes     1:28.698s  +3.174s  33 kör

15. Esteban Gutiérrez     Sauber-Ferrari        1:29.105s  +3.581s  24 kör

16. Sergio Perez          Force India-Mercedes  1:29.129s  +3.605s  34 kör

17. Romain Grosjean       Lotus-Renault         1:29.463s  +3.939s  26 kör

18. Jules Bianchi         Marussia-Ferrari      1:29.991s  +4.467s  26 kör

19. Max Chilton           Marussia-Ferrari      1:31.148s  +5.624s  28 kör

20. Kamui Kobajashi       Caterham-Renault      1:31.338s  +5.814s  38 kör

21. Marcus Ericsson       Caterham-Renault      1:31.586s  +6.062s  39 kör

22. Sebastian Vettel      Red Bull-Renault      mért kör nélkül