Lewis Hamilton registró la mejor vuelta en los Libres 3 de Monza, antes de la clasificación. Detrás de él, Rosberg consiguió el segundo mejor tiempo y Vettel el tercero.
Después de 10 minutos, Grosjean sufría un trompo que lo llevó a la grava de la variante Ascari y causó un periodo de Virtual Safety Car.
Alonso y su compañero de equipo, Jenson Button, intentaban hacer buenos tiempos de vuelta, ya que solo utilizaron los compuestos más blandos durante toda la sesión.
En la segunda mitad de los entrenamientos, los dos Mercedes estuvieron dando vueltas de ensayo para la clasificación y Hamilton marcó el tiempo de referencia para la Pole: 1:22.008. Sin embargo, los pilotos de RedBull estuvieron haciendo stints largos, ya que ambos coches iban cargados de gasolina.
En cuanto a los ToroRosso, sufrieron problemas con el motor y la telemetría. Kvyat estuvo durante casi toda la sesión marcando el peor tiempo de la tabla, casi 4 segundos más lento que el tiempo de Hamilton. Con 3 minutos para acabar, el ruso mejoró su tiempo pero solo fue capaz de ponerse en vigésima posición. Sainz fue capaz de alcanzar la décimo tercera posición, pero debido a los problemas, no se muestra optimista para la clasificación: a los de Faenza les hace falta mucha más velocidad en rectas.
En el minuto final, Palmer sufrió una salida de pista en la Parabólica, pero su coche no sufrió demasiados daños.
Finalmente, el Top3 fue el mismo que el de los FP2 de ayer: Hamilton, Rosberg, Vettel. Räikkönen, Bottas, Massa, Ricciardo, Verstappen, Pérez y Gutiérrez completaron el Top10.