5月8日現地時間午後3時、第4戦スペインGPの予選が行われた。好天に恵まれ気温は25度、路面温度は45度まで上がっている。

　予選セッションを前にターン9アウト側のテックプロバリア補修が行われ、直前まで作業が続いたためQ1は10分遅れのスタートとなった。

　まずウイリアムズ勢とハース勢がソフトタイヤを履いてコースイン。しかしジョージ・ラッセル（ウイリアムズ）は途中でアタックを辞めてピットに戻ってしまった。

　これに続いて上位勢もソフトタイヤを履いてコースインし、メルセデスAMG勢だけはミディアムタイヤでの連続走行。各車とも確実にQ1を通過すべく抑えのタイムを記録していく。

　ここで上位は首位バルテリ・ボッタス（メルセデス）、2番手マックス・フェルスタッペン（レッドブル・ホンダ）、3番手にピエール・ガスリー（アルファタウリ・ホンダ）、4番手セルジオ・ペレス（レッドブル・ホンダ）、5番手に地元カルロス・サインツ（フェラーリ）、6番手ルイス・ハミルトン（メルセデス）となり、角田裕毅（アルファタウリ・ホンダ）は12番手に付けた。

　セクター3が大渋滞となり、ランド・ノリス（マクラーレン）は最終シケインでアタックに入ろうとするニキータ・マゼピン（ハース）にやや引っかかるかたちになり13番手。ラッセルは2回目のアタックで11番手につけた一方、ニコラス・ラティフィ（ウイリアムズ）はターン9出口のダブル縁石をヒットしてパーツを飛ばし、左側のミラーも破損してしまった。ガスリーもフロントウイングにダメージを負ったようで、スペアノーズに付け替える。

　残り3分で9番手シャルル・ルクレール（フェラーリ）以下の全車とハミルトンがソフトタイヤを履いて最後のアタックへ。ここで各車がタイムを更新していくなか、角田はターン12の出口でアンダーステアが厳しくワイドになってグラベルまではみ出てしまい、0.007秒差で16番手となってQ1敗退。17番手はセクター1で速さを見せたキミ・ライコネン（アルファロメオ）、18番手ミック・シューマッハー（ハース）、19番手ラティフィ、20番手マゼピンというQ1敗退勢の顔ぶれとなった。

　1回目のアタックを妨害されたことで2セット目のソフトを使用することを余儀なくされたノリスは、ここで1分17秒821のトップタイムを記録。ルクレールも3番手タイムを記録している。

　Q2は午後3時35分にスタート。ここではミディアムを履いたのはアントニオ・ジョビナッツィ（アルファロメオ）だけで、メルセデスAMG勢も含めてそれ以外の全車がソフトでコースイン。風速がやや強まり、メインストレートに対して向かい風、セクター2に追い風が吹いている。

　トップタイムを記録したのはフェルスタッペンで、全セクターをベストでまとめて1分16秒922。2番手ボッタスに0.478秒の大差を付け、ターン15出口など細かなミスが目立ったハミルトンは0.710秒差の3番手。4番手に僅差でノリスがつけ、その後方は5番手サインツから13番手セバスチャン・ベッテル（アストンマーティン）まで9台が0.2秒にひしめく大接戦となった。

　残り4分でラッセルが先陣を切ってQ2最後のアタックに向かうが、新品ソフトが残っておらず中古のソフトタイヤであったため13番手ベッテルには及ばず。残り3分で各車がコースインし、皮むきをしたソフトのハミルトン以外は全車が新品のソフトでアタック。

　ここで各車がタイムを更新していくが、11番手ランス・ストロール（アストンマーティン）は0.008秒差でQ2敗退。12番手ガスリー、13番手ベッテルも0.1秒以内の差でQ3進出は果たせず、14番手ジョビナッツィ、15番手ラッセルもここで敗退となった。

　午後3時58分にQ3が開始となり、1分半ほどが経過したところで各車がコースイン。全車ともソフトタイヤを履くが、新品ソフトが残っていないノリス、ルクレール、フェルナンド・アロンソ（アルピーヌ）は中古タイヤでの走行となる。

　ここでまずトップに立ったのはハミルトンで1分16秒741。フェルスタッペンは0.036秒差の2番手で、ボッタスが0.132秒差の3番手。ペレスはターン13の入口で僅かに左側のタイヤをグラベルに落としており、スピンを喫してしまう。ハミルトンら後続はコース上に出たグラベルの影響を受けている。

　残り3分を切ったところで各車が新品のソフトタイヤを履いて最後のアタックへ。

　上位勢はここでタイムを更新することができず、ハミルトンは1回目のタイムで自身通算100回目のポールポジション獲得を決めた。1回目のランのまま2番手フェルスタッペン、3番手ボッタスと続き、4番手にルクレール、5番手オコン、6番手サインツ、7番手リカルド、そしてペレスは0.960秒差の8番手に留まり、タイム更新できなかったノリスが9番手、アロンソは10番手で予選を終えた。