Après une domination de Rosberg la première journée de tests, les pilotes se sont retrouvés pour une dernière séance d’essais avant la séance de qualification sous le nouveau format comme en Australie.
Gutierrez, Wehrelin, Grosjean et Nasr ont été les premiers pilotes à quitter leurs stands pour affronter la chaude piste de Sakhir à 37°C. Mais après un rapide tour d’installation les pilotes ont tous replongés dans leurs stands. Ricciardo a été le premier à signer un tour rapide après 10 minutes de séance en 1min34 avant de se voir souffler la première position avec une amélioration de 0.5 secondes par le Mexicain Sergio Perez.
Mais après 20 minutes de séance se sont naturellement les Mercedes qui se placèrent en tête avec une égalité de chrono entre les deux coéquipiers en 1:33.150. Grâce aux pneus super-tendres Bottas réussi à passer devant les deux Mercedes, et a été imité quelques minutes plus tard par son compatriote de chez Ferrari. Vettel a profité d’une partie de la séance pour réaliser un long relai, la Ferrari semble bien se comporter sur la gestion des pneus ce weekend.
À 4 minutes de la fin, tous les pilotes se sont trouvés en piste à l’exception de Nasr qui plongea dans son stand. Pour cette fois-ci aucun Mercedes ne se retrouve aux deux premières places, Vettel termine la séance en tête avec seulement 0.040 secondes d’avance sur son coéquipier et 0.4 sec sur Rosberg. Hamilton juste derrière son coéquipier devance Bottas et la belle performance de Grosjean en 6e positon.
À l’issue de la séance, une bonne partie des équipes en profitèrent pour réaliser des simulations d’arrêt aux stands tels que Bottas, Palmer…
| Pos. | Car | Driver | Team | Lap Time | |
| 1 | 5 | Sebastian Vettel | Ferrari | 1:31,683 | |
| 2 | 7 | Kimi Räikkönen | Ferrari | 1:31,723 | + 0,040 |
| 3 | 6 | Nico Rosberg | Mercedes AMG | 1:32,104 | + 0,421 |
| 4 | 44 | Lewis Hamilton | Mercedes AMG | 1:32,160 | + 0,477 |
| 5 | 77 | Valtteri Bottas | Williams | 1:32,675 | + 0,992 |
| 6 | 8 | Romain Grosjean | Haas F1 Team | 1:33,082 | + 1,399 |
| 7 | 26 | Daniil Kvyat | Red Bull Racing | 1:33,113 | + 1,430 |
| 8 | 21 | Esteban Gutiérrez | Haas F1 Team | 1:33,337 | + 1,654 |
| 9 | 19 | Felipe Massa | Williams | 1:33,363 | + 1,680 |
| 10 | 3 | Daniel Ricciardo | Red Bull Racing | 1:33,519 | + 1,836 |
| 11 | 9 | Marcus Ericsson | Sauber | 1:33,569 | + 1,886 |
| 12 | 20 | Kevin Magnussen | Renault Sport F1 Team | 1:33,617 | + 1,934 |
| 13 | 22 | Jenson Button | McLaren | 1:33,704 | + 2,021 |
| 14 | 47 | Stoffel Vandoorne | McLaren | 1:33,744 | + 2,061 |
| 15 | 33 | Max Verstappen | Toro Rosso | 1:33,778 | + 2,095 |
| 16 | 55 | Carlos Sainz | Toro Rosso | 1:34,003 | + 2,320 |
| 17 | 12 | Felipe Nasr | Sauber | 1:34,013 | + 2,330 |
| 18 | 27 | Nico Hülkenberg | Force India | 1:34,128 | + 2,445 |
| 19 | 11 | Sergio Pérez | Force India | 1:34,281 | + 2,598 |
| 20 | 30 | Jolyon Palmer | Renault Sport F1 Team | 1:34,424 | + 2,741 |
| 21 | 88 | Rio Haryanto | Manor F1 Team | 1:35,546 | + 3,863 |
| 22 | 94 | Pascal Wehrlein | Manor F1 Team | 1:35,724 | + 4,041 |