La séance d'essais libres à Barcelone s'est déroulée sous le soleil. Le premier pilote à prendre la piste est Franco Colapinto. Pendant les cinq premières minutes de la séance, il y a eu peu d'activité, seuls quelques pilotes commençant à se préparer pour leur course.

Dix minutes après le début de la séance, seuls deux pilotes sont en piste : Gabriel Bortoleto et Colapinto. Peu après, Pierre Gasly, Nico Hülkenberg, Yuki Tsunoda et Esteban Ocon les rejoignent. La plupart des autres pilotes sont encore dans le garage.

À ce moment-là, la séance est menée par Yuki Tsunoda. Après 20 minutes, Carlos Sainz a pris la tête de la séance, et environ la moitié des pilotes étaient en piste. Lando Norris occupe la deuxième place, suivi de Liam Lawson en troisième position. De plus en plus de pilotes prennent place sur le circuit, ce qui indique que la FP3 commence à chauffer.

Le temps le plus rapide à ce stade est de 1:13.941 pour Charles Leclerc, tandis que le reste du peloton affiche des temps de l'ordre de 1:14 ou 1:15. George Russell prend alors la tête de la course, Norris la seconde et Leclerc la troisième. Le seul pilote sans temps est Kimi Antonelli.

La plupart des pilotes ont opté pour les pneus mediums, seuls quelques uns ont choisi les pneus tendres. Max Verstappen s'est hissé à la cinquième place, laissant Sainz à la sixième. Alors que la séance arrive à mi-parcours, l'action s'intensifie. Kimi Antonelli se hisse à la deuxième place, juste derrière son coéquipier Russell.

La surprise est venue de Fernando Alonso, qui s'est hissé à la sixième place, devant Verstappen. Le duo Williams se retrouve aux huitième et neuvième places. À 20 minutes de la fin de la course, les positions sont restées pratiquement inchangées. Oscar Piastri est 12e derrière Lance Stroll. Tsunoda est tombé à la 15e place, juste derrière Lawson. Les deux pilotes Haas, Ocon et Oliver Bearman, sont respectivement 17e et 18e. Max Verstappen a ensuite pris la tête de la séance.

Lando Norris a commis une erreur lors de son tour de poussée, sortant large et brièvement de la piste. Avec 15 minutes restantes, les pilotes ont changé de pneus et se sont préparés pour leurs derniers tours. Alonso est maintenant en troisième position, avec Bortoleto et Hülkenberg derrière lui. Piastri entame un tour prometteur en signant le premier secteur le plus rapide. Pendant ce temps, Norris reprend la tête avec le seul temps en 1:12.

Cela n'a pas duré longtemps, car son coéquipier l'a rapidement battu pour prendre la première place. Leclerc se hisse à la troisième place, tandis qu'Isack Hadjar prend la cinquième place. Carlos Sainz a réalisé un tour correct, mais il est sorti légèrement large, ce qui lui a coûté quelques dixièmes et l'a relégué à la 13e place.

Dans les cinq dernières minutes de la séance, tout se joue. Alex Albon est 19e et doit s'améliorer. Verstappen a tenté une nouvelle poussée mais n'a pas pu améliorer son temps, restant à la cinquième place. Hadjar était l'un des premiers à franchir le drapeau à damier et restait à la sixième place. De nombreux pilotes n'ont pas réussi à améliorer leur temps, laissant le trio de tête composé de Piastri, Norris et Leclerc.