ハミルトンは、スペイングランプリの2番目の練習セッションで最速のドライバーとして登場し、僅差でフェラーリのカルロス・サインツを抑えて1位を獲得しました。最近は練習での優れたパフォーマンスを実際のレース結果に結びつけることが難しいと苦労していたイギリスのドライバーは、1分13.264秒のタイムを記録し、初めの方でリードを奪いました。最初の練習と同様に、セッションは晴天の下で行われ、アップグレードを持つチームはさらにデータを収集することができました。サインツは最初に自国でタイムシートのトップに立ち、チームメイトのシャルル・ルクレールが3位に迫りました。しかし、ハミルトンはサインツよりも0.033秒速いラップで素早く反応し、最速のタイムを確保しました。サインツは2位でリードするフェラーリのドライバーとして残り、ランド・ノリスはハミルトンからわずか0.055秒遅れの3位で好調を維持しました。ピエール・ガスリーは上昇中のアルピーヌチームの4位で驚きをもたらし、チームメイトのエステバン・オコンも9位で好調を維持しました。レッドブルの支配を軽視していたマックス・フェルスタッペンは、リーダーから0.240秒遅れの5位でフィニッシュしました。オスカー・ピアストリはノリスのペースについていき、最終セクターまで追いついたが、7位でフィニッシュしました。ジョージ・ラッセルはハミルトンから0.458秒遅れの8位でフィニッシュしました。シーズン中まだポイントを獲得していない唯一のチームであるザウバーは、バルテリ・ボタスがセッションで10位に入り、少しのブーストを受けました。ハースの2台の車はハミルトンのペースから0.8秒未満でしたが、ケビン・マグヌッセンもニコ・ヒュルケンベルグもトップ10に入ることはできませんでした。困難なストリークから回復しようとするセルジオ・ペレスは、ライバルの後にポストされた彼のタイムが13位になり、アストンマーティンのパフォーマンスは目立たなかった。地元のお気に入りであるフェルナンド・アロンソは14位でフィニッシュし、彼のチームメイトのランス・ストロールは4つ後ろの位置でした。レッドブルでも同様の状況で、ユキ・ツノダとダニエル・リチャードがそれぞれ15位と16位でフィニッシュし、ザウバーの周冠宇は17位でした。ウィリアムズは弱いパフォーマンスが予想され、アレックス・アルボンとローガン・サージェントがセッションで最も遅いタイムで終了しました。