Q1: 16 minutes Pour cette première partie de qualification le premier pilote a été éliminés après 7 minutes de séance sur une piste plongée dans le noir à 28°C. Rapidement les Ferrari ainsi que les Mercedes se sont placés en bout de sortie des stands pour attendre le passage des feux au vert. Nasr a été le premier à se faire piéger par le nouveau système de qualification, pendant son tour rapide il a bloqué sa roue avant droit, cette erreur qui lui a fait perdre de précieuses millièmes.
Vandoorne a réussi à survivre à sa première séance de qualification en passant en Q2 grâce à son 14e temps. Tous les pilotes se trouver déjà dans leurs stands quelques minutes avant la fin de la Q3. Belle performance de la part de Wehrelin au volant de la Manor qui termine la Q1 à la 16e place. Rosberg termine la Q1 encore une fois en tête devant son coéquipier et les Ferrari. Les éliminés: 16. Wehrlein, 17. Ericsson, 18. Perez, 19. Magnussen, 20. Palmer, 21. Haryanto, 22. Nasr.
Q2: 15 minutes La première élimination de cette partie de qualification a eu lieu au bout de 6 minutes. Raikkonen a été le premier à quitter son stand et patienter en bout de ligne des stands devants les Mercedes, contrairement à Vertappen qui quitta son stand au dernier moment. Le premier pilote éliminé de la session a été Kvyat, suivi par Button. Le Britannique signe le 14e temps, mais Vandoorne signe un meilleur résultat en se hissant à la 12e position pour sa première qualification, le Belge semble complètement à l’aise avec la McLaren. Hulkenberg a été le dernier en piste pour tenter d’améliorer son temps, malgré quelques bloquages il réussit à monter de la 11e à la 8e place ce qui a fait éliminer Grosjean de la Q2. Les éliminés: 9. Grosjean, 10. Verstappen, 11. Sainz, 12. Vandoorne, 13. Gutierrez, 14. Button, 15. Kvyat.
Q3: 14 minutes Une nouvelle fois les Ferrari ont été les premières en piste devant les Mercedes. La totalité des pilotes se sont lancés en pneus super-tendres pour cette dernière partie de qualifications. Sur son tour lancé Hamilton est sortie trop lard sur le dernier virage, ce qui lui a fait perdre la première place pour sa première tentative. Rosberg a signé le meilleur temps en 1:29.897 avec une avance de quasi 0.2 sec sur Vettel. Hulkenberg a été le premier éliminés de la Q3, suivis par Massa et Bottas. Avec ce système de qualification les 4 derniers pilotes de la Q3 ne peuvent se qualifier que sur un seul tour rapide. Seul les deux Ferrari et Mercedes ont eu la possibilité de signer un second tour rapide. Hamilton semblait moins à l’aise que son coéquipier ce weekend sur le circuit de Bahrein, mais il a réussi à signer un incroyable temps en 1:29.493, Rosberg tenta d’améliorer ce temps mais il échoua à 0.077sec de son coéquipier. Les Ferrari se sont bien battus pendant cette qualification, Vettel signe le troisième temps devant son coéquipier.
Top 10: 1. Hamilton, 2. Rosberg, 3. Vettel, 4. Raikkonen, 5. Ricciardo, 6. Bottas, 7. Massa, 8. Hulkenberg.
| Pos. | Car | Driver | Team |
| 1 | 44 | Lewis Hamilton | Mercedes AMG |
| 2 | 6 | Nico Rosberg | Mercedes AMG |
| 3 | 5 | Sebastian Vettel | Ferrari |
| 4 | 7 | Kimi Räikkönen | Ferrari |
| 5 | 3 | Daniel Ricciardo | Red Bull Racing |
| 6 | 77 | Valtteri Bottas | Williams |
| 7 | 19 | Felipe Massa | Williams |
| 8 | 27 | Nico Hülkenberg | Force India |
| 9 | 8 | Romain Grosjean | Haas F1 Team |
| 10 | 33 | Max Verstappen | Toro Rosso |
| 11 | 55 | Carlos Sainz | Toro Rosso |
| 12 | 47 | Stoffel Vandoorne | McLaren |
| 13 | 21 | Esteban Gutiérrez | Haas F1 Team |
| 14 | 22 | Jenson Button | McLaren |
| 15 | 26 | Daniil Kvyat | Red Bull Racing |
| 16 | 94 | Pascal Wehrlein | Manor F1 Team |
| 17 | 9 | Marcus Ericsson | Sauber |
| 18 | 11 | Sergio Pérez | Force India |
| 19 | 20 | Kevin Magnussen | Renault Sport F1 Team |
| 20 | 30 | Jolyon Palmer | Renault Sport F1 Team |
| 21 | 88 | Rio Haryanto | Manor F1 Team |
| 22 | 12 | Felipe Nasr | Sauber |