Mientras que Lewis Hamilton cometió un error en su primera vuelta en la Q1 que le dejó último, su compañero de equipo Valtteri Bottas logró la pole del Gran Premio de Brasil.
Q1: giro dramático en la primera ronda de clasificación cuando Lewis Hamilton (Mercedes) ha cometido un error en el segundo sector. El impacto con el muro ha roto todas sus esperanzas de lograr una buena calificación. Después de cinco minutos de interrupción, la sesión se reanudó.
Todos los pilotos salieron con neumáticos súper blandos, excepto Ferrari, que usaron los blandos, lo que no impidió a Kimi Räikkönen (Ferrari) hacer el mejor tiempo de la Q1. Valtteri Bottas (Mercedes) y Sebastian Vettel (Ferrari) le siguieron y tras ellos acabó Felipe Massa (Williams). Los pilotos eliminados fueron: Pascal Wehrlein (Sauber), Pierre Gasly (Toro Rosso), Lance Stroll (Williams), Marcus Ericsson (Sauber) y Lewis Hamilton.
Q2: En el inicio de la sesión, Max Verstappen (Red Bull) se quejó de algunas gotas de lluvia en la calle de boxes. Todos los pilotos usaron los neumáticos súper blandos, excepto Daniel Ricciardo (Red Bull), penalizado en la parrilla, que logró su tiempo con los blandos. A pesar de la amenaza de lluvia, todos los pilotos hicieron una segunda vuelta y Sebastian Vettel estableció el mejor crono.
Eliminados, del 11º al 15º lugar: Esteban Ocon (Force India), Romain Grosjean (Haas F1), Stoffel Vandoorne (McLaren), Kevin Magnussen (Haas F1), Brendon Hartley (Toro Rosso).
Q3: En el primer intento, Vettel tomó la delantera sobre Bottas y Räikkönen. Con la llegada paulatina de la lluvia, los pilotos tuvieron que adelantar sus últimos intentos. Mientras Ferrari no era capaz de mejorar, Valtteri Bottas lograba la tercera pole de su carrera con un 1:08.322. Le siguieron Sebastian Vettel y Kimi Räikkönen. Los dos pilotos de Red Bull, Max Verstappen y Daniel Ricciardo, fueron cuarto y quinto, por delante de Sergio Pérez, Fernando Alonso, Nico Hülkenberg, Carlos Sainz y Felipe Massa.
Recordemos que Daniel Ricciardo, Lance Stroll, Brendon Hartley y Pierre Gasly tienen penalizaciones en parrilla.
| POS | DRIVER | CAR | Q1 | Q2 | Q3 | LAPS |
| 1 | Valtteri Bottas | MERCEDES | 1:09.452 | 1:08.638 | 1:08.322 | 22 |
| 2 | Sebastian Vettel | FERRARI | 1:09.643 | 1:08.494 | 1:08.360 | 21 |
| 3 | Kimi Räikkönen | FERRARI | 1:09.405 | 1:09.116 | 1:08.538 | 18 |
| 4 | Max Verstappen | RED BULL RACING TAG HEUER | 1:09.820 | 1:09.050 | 1:08.925 | 18 |
| 5 | Daniel Ricciardo | RED BULL RACING TAG HEUER | 1:09.828 | 1:09.533 | 1:09.330 | 19 |
| 6 | Sergio Perez | FORCE INDIA MERCEDES | 1:10.145 | 1:09.760 | 1:09.598 | 21 |
| 7 | Fernando Alonso | MCLAREN HONDA | 1:10.172 | 1:09.593 | 1:09.617 | 17 |
| 8 | Nico Hulkenberg | RENAULT | 1:10.078 | 1:09.726 | 1:09.703 | 21 |
| 9 | Carlos Sainz | RENAULT | 1:10.227 | 1:09.768 | 1:09.805 | 17 |
| 10 | Felipe Massa | WILLIAMS MERCEDES | 1:09.789 | 1:09.612 | 1:09.841 | 16 |
| 11 | Esteban Ocon | FORCE INDIA MERCEDES | 1:10.168 | 1:09.830 | 17 | |
| 12 | Romain Grosjean | HAAS FERRARI | 1:10.148 | 1:09.879 | 16 | |
| 13 | Stoffel Vandoorne | MCLAREN HONDA | 1:10.286 | 1:10.116 | 15 | |
| 14 | Kevin Magnussen | HAAS FERRARI | 1:10.521 | 1:10.154 | 18 | |
| 15 | Brendon Hartley | TORO ROSSO | 1:10.625 | DNS | 15 | |
| 16 | Pascal Wehrlein | SAUBER FERRARI | 1:10.678 | 12 | ||
| 17 | Pierre Gasly | TORO ROSSO | 1:10.686 | 10 | ||
| 18 | Lance Stroll | WILLIAMS MERCEDES | 1:10.776 | 8 | ||
| 19 | Marcus Ericsson | SAUBER FERRARI | 1:10.875 | 12 | ||
| NC | Lewis Hamilton | MERCEDES | DNF | 2 |