Venäjän Grand Prix'n aika-ajojen kolmannessa osiossa nopeinta vauhtia piti ja samalla paalupaikalle ajoi Ferrarin Sebastian Vettel. Ferrarin päivän täydensi Kimi Räikkönen, joka sijoittui toiseksi. Vettelin paalupaikka oli Ferrarin ensimmäinen sitten Singaporen GP:n kaudella 2015. Räikkösen toinen sija oli hänen paras sijoituksensa aika-ajoissa sitten Italian GP:n 2015. Ferrari oli valloittanut eturivin viimeksi vuonna 2008 Ranskan osakilpailussa. Silloin Räikkönen otti paalupaikan ja silloinen Ferrari-kuljettaja Felipe Massa oli toinen. Mercedes-kuljettajat Valtteri Bottas ja Lewis Hamilton sijoittuivat lauantain aika-ajoissa kolmanneksi ja neljänneksi. Daniel Ricciardo sijoittui aika-ajojen viidenneksi ennen Williamsin Felipe Massaa.