El líder del campeonato, Nico Rosberg, consigue una nueva pole en el GP de China. El alemán, que ha elegido una estrategia diferente para la carrera de mañana, ha clasificado por delante de Ricciardo y Räikkönen.
La Q1 comenzaba con la pista ligeramente mojada, sobre todo con dos grandes charcos en la recta de meta. Pascal Wehrlein perdía el control de su coche al pasar por encima del bache en uno de esos charcos. Eso provocaba una bandera roja que se alargaría innecesariamente en un intento de secar la pista. Al retomarse la sesión, Lewis Hamilton ha tenido que devolver el coche a boxes tras reportar unos problemas electrónicos que lo dejaban fuera de esta sesión de clasificación. Los McLaren eran los primeros en marcar un buen ritmo, pero fueron siendo superados a medida que la pista mejoraba. Finalmente su tiempo fue suficiente para que no los superaran los eliminados: Magnussen, Gutiérrez, Palmer y Haryanto, junto a Wehrlein y Hamilton. Los dos Sauber conseguían pasar a Q2 y Button marcaba un tiempo que lo llevaba a la 4a posición por detrás de Bottas, Räikkönen y Vettel.
Nico Rosberg elegía una estrategia diferente para la Q2 y marcaba su mejor tiempo con el compuesto blando, lo que le obligará a salir con ese mismo neumático mañana. Una rueda suelta en el Force India de Hülkenberg hacía terminar la sesión antes de hora, justo cuando los pilotos se encaminaban hacía su último intento. Esto dejaba fuera a Massa, Alonso, Button, Grosjean, Ericsson y Nasr.
Kimi Räikkönen estaba por delante de Rosberg tras su primer intento en Q3, pero no conseguía mejorar en el segundo intento, lo que lo dejaba en 3ª posición. Vettel se la jugaba a un solo intento y cometía un error que lo dejaba 4º. Ricciardo conseguía colarse por delante de los dos Ferrari para colocarse en primera línea para la carrera de mañana, a 0,5s del imbatible poleman Nico Rosberg. Completaron las 10 primeras posiciones Bottas, Kvyat, Pérez, Sainz, Verstappen y Hülkenberg, quien no ha podido participar en la sesión tras el incidente en Q2.
Resultado:
| Pos. | Car | Driver | Team |
| 1 | 6 | Nico Rosberg | Mercedes AMG |
| 2 | 3 | Daniel Ricciardo | Red Bull Racing |
| 3 | 7 | Kimi Räikkönen | Ferrari |
| 4 | 5 | Sebastian Vettel | Ferrari |
| 5 | 77 | Valtteri Bottas | Williams |
| 6 | 26 | Daniil Kvyat | Red Bull Racing |
| 7 | 11 | Sergio Pérez | Force India |
| 8 | 55 | Carlos Sainz | Toro Rosso |
| 9 | 33 | Max Verstappen | Toro Rosso |
| 10 | 27 | Nico Hülkenberg | Force India |
| 11 | 19 | Felipe Massa | Williams |
| 12 | 14 | Fernando Alonso | McLaren |
| 13 | 22 | Jenson Button | McLaren |
| 14 | 8 | Romain Grosjean | Haas F1 Team |
| 15 | 9 | Marcus Ericsson | Sauber |
| 16 | 12 | Felipe Nasr | Sauber |
| 17 | 20 | Kevin Magnussen | Renault Sport F1 Team |
| 18 | 21 | Esteban Gutiérrez | Haas F1 Team |
| 19 | 30 | Jolyon Palmer | Renault Sport F1 Team |
| 20 | 88 | Rio Haryanto | Manor F1 Team |
| 21 | 94 | Pascal Wehrlein | Manor F1 Team |
| 22 | 44 | Lewis Hamilton | Mercedes AMG |