Lewis Hamilton dominou a segunda sessão de treinos para o Grande Prêmio do Bahrain de 2024, liderando uma dobradinha da Mercedes. O atual campeão da Fórmula 1, Max Verstappen, teve dificuldades, terminando quase meio segundo atrás do líder e fora do top cinco mais uma vez. As temperaturas na FP2 estavam mais baixas em comparação com a primeira sessão de treinos, com uma temperatura ambiente de 17°C e uma temperatura da pista de 22°C. Isso pode ter contribuído para a diferença de desempenho entre Mercedes e Red Bull, com a Mercedes se beneficiando de um melhor aquecimento dos pneus. Hamilton foi particularmente impressionante, marcando o tempo mais rápido em suas duas simulações de classificação.
O tempo mais rápido de Hamilton foi de 1m30.174s, dando a ele uma vantagem de dois décimos sobre seu companheiro de equipe George Russell. Fernando Alonso terminou em terceiro lugar, 0.286s atrás de Hamilton. Carlos Sainz foi o piloto mais rápido da Ferrari em quarto lugar, seguido por Oscar Piastri em quinto pela McLaren. Verstappen teve dificuldades em suas tentativas com pneus macios, terminando cerca de meio segundo atrás do líder. No entanto, as simulações de longa duração com pneus macios mostraram mais promessa para ele e para a Red Bull.
Durante as voltas longas, Sergio Perez marcou o tempo mais rápido, mas o desempenho de Piastri com pneus macios na McLaren também foi notável. Lando Norris, companheiro de equipe de Piastri, teve uma sessão difícil e acabou sendo o mais lento de todos, seis décimos atrás dos líderes devido a um erro na saída da última curva em sua simulação de classificação. Perez estendeu sua sequência de voltas com pneus macios para 17 voltas, quatro voltas a mais do que Piastri antes de trocar para pneus médios.
Nico Hulkenberg impressionou com um sólido sétimo lugar para a Haas, uma equipe que focou em voltas longas durante os testes de pré-temporada e FP1. Seu tempo de 1m30.884s foi quase nove décimos mais rápido do que o tempo de seu companheiro de equipe Kevin Magnussen. Lance Stroll terminou em oitavo lugar, logo atrás de seu companheiro de equipe Alonso. Charles Leclerc, que expressou sua frustração sobre a falta de consciência de outros pilotos no rádio da equipe, terminou em nono lugar, com Perez, da segunda Red Bull, completando o top 10.
