Lewis Hamilton réalise sa sixième pole position consécutive, sa cinquième sur le circuit de Shanghai, et la de sa carrière, à deux départs en tête d'Ayrton Senna et à cinq du record de Michael Schumacher. Il bat le record de la piste que le septuple champion du monde allemand avait établi en 2004. Les écarts entre Mercedes et Ferrari se resserrent et les deux premières lignes sont identiques à celles du Grand Prix d'ouverture, à Melbourne. Sebastian Vettel se hisse à la deuxième place sur la grille à 186 millièmes de seconde d'Hamilton et ne devance Valtteri Bottas que d'un millième de seconde (soit 5,9 cm) ; Kimi Räikkönen l'accompagne en deuxième ligne. La troisième ligne est composée de Daniel Ricciardo et Felipe Massa alors que Nico Hülkenberg, septième, obtient le meilleur résultat en qualifications de Renault depuis son retour en tant que constructeur.