Dopo uno sbalorditivo primo posto di Alonso nelle libere 1 del Gran Premio di Cina la Ferrari si riconferma in grande forma anche durante la seconda sessione, i ferraristi si riconfermano al secondo e settimo posto, con il ritorno delle due Mercedes in prima posizione con Lewis Hamilton e in terza posizione con Rosberg.
Alonso che ha fatto il secondo miglior tempo ha girato in 1’38”456 contro 1’38”315 e ha percorso 28 giri senza nessun imprevisto.
Kimi Raikkonen ha percorso 25 giri e ha risolto i problemi elettrici che lo avevano bloccato durante le libere 1 girando in 1’39”293
Per entrambi i piloti della Scuderia Ferrari nel finale c’è stato un long run. Sia Alonso che Raikkonen lo hanno effettuato con gomme soft per verificarne le prestazioni su un numero cospicuo di giri. Alonso ha provato la gomma più dura, su cui ci sono più certezze, solo negli ultimi minuti.
| Pos | Pilota | Scuderia | Tempo | Distacco | Giri |
| 1 | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:38.315 | 25 | |
| 2 | Fernando Alonso | Ferrari | 1:38.456 | 0.141 | 28 |
| 3 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:38.726 | 0.411 | 30 |
| 4 | Daniel Ricciardo | Red Bull Racing-Renault | 1:38.811 | 0.496 | 30 |
| 5 | Sebastian Vettel | Red Bull Racing-Renault | 1:39.015 | 0.700 | 31 |
| 6 | Felipe Massa | Williams-Mercedes | 1:39.118 | 0.803 | 25 |
| 7 | Kimi Räikkönen | Ferrari | 1:39.283 | 0.968 | 25 |
| 8 | Jenson Button | McLaren-Mercedes | 1:39.491 | 1.176 | 29 |
| 9 | Romain Grosjean | Lotus-Renault | 1:39.537 | 1.222 | 36 |
| 10 | Daniil Kvyat | STR-Renault | 1:39.648 | 1.333 | 26 |
| 11 | Nico Hulkenberg | Force India-Mercedes | 1:39.736 | 1.421 | 30 |
| 12 | Kevin Magnussen | McLaren-Mercedes | 1:39.744 | 1.429 | 29 |
| 13 | Jean-Eric Vergne | STR-Renault | 1:39.759 | 1.444 | 28 |
| 14 | Valtteri Bottas | Williams-Mercedes | 1:39.830 | 1.515 | 25 |
| 15 | Sergio Perez | Force India-Mercedes | 1:40.124 | 1.809 | 32 |
| 16 | Esteban Gutierrez | Sauber-Ferrari | 1:40.359 | 2.044 | 32 |
| 17 | Adrian Sutil | Sauber-Ferrari | 1:40.395 | 2.080 | 30 |
| 18 | Pastor Maldonado | Lotus-Renault | 1:40.455 | 2.140 | 12 |
| 19 | Jules Bianchi | Marussia-Ferrari | 1:42.327 | 4.012 | 27 |
| 20 | Max Chilton | Marussia-Ferrari | 1:43.473 | 5.158 | 30 |
| 21 | Kamui Kobayashi | Caterham-Renault | 1:43.530 | 5.215 | 32 |
| 22 | Marcus Ericsson | Caterham-Renault | 1:43.679 | 5.364 | 32 |