De tweede vrije training voor de Grand Prix van Azerbeidzjan begon rustig, met de eerste twee minuten die voorbij gingen voordat er ook maar één auto de garages verliet. Sauber stuurde Nico Hulkenberg en Gabriel Bortoleto naar buiten om het veld aan te voeren, en al snel volgde de rest van de coureurs.

Na zes minuten verschenen de eerste gele vlaggen. Liam Lawson ging wijd in de escape road bij bocht 16, terwijl Lewis Hamilton zwaar vast kwam te zitten in bocht 7 en dicht bij de vangrails kwam. Beide incidenten werden snel opgelost, maar een paar minuten later kwam Oliver Bearman vast te zitten in de uitloopstrook bij bocht 8 en moest achteruit de baan weer op, wat opnieuw een waarschuwing opleverde.

Toen de actie was gekalmeerd, reed Ferrari naar voren. Charles Leclerc gaf het tempo eerst aan, maar al snel ging Hamilton sneller en nestelde hij zich aan de kop. Leclerc pushte hard en raakte de muren in bocht 3 en later in bocht 4, maar hij kon doorrijden. Ondertussen werd Bortoleto even opgehouden door een Mercedes in de snelle sectie die naar het lange rechte stuk leidde.

De middag van McLaren nam een wending toen Lando Norris de muur raakte in bocht 2. Hij ontsnapte ongedeerd, maar kreeg vervolgens een veel hardere klap in bocht 4 waardoor zijn ophanging beschadigd raakte en zijn race ten einde kwam. Oscar Piastri kreeg ook de schrik van zijn leven toen hij in bocht 15 de TecPro-barrière raakte en later in bocht 2 vast kwam te zitten. Elders maakte Bearman nog een uitstapje door de run-off van bocht 8, Carlos Sainz tikte de muur aan in zijn Williams in bocht 16 en Leclerc ging opnieuw wijd in bocht 4.

Na het eerste halfuur bleef Hamilton aan de leiding van het klassement, terwijl Ferrari er sterk uitzag. De laatste fases van de sessie waren rustiger, toen de teams overschakelden op lange runs en het vergelijken van banden. George Russell en Kimi Antonelli plaatsten hun Mercedes-auto's net achter de Ferrari's, terwijl Haas een goed tempo liet zien met Bearman en Esteban Ocon allebei in de top acht.

Bij het vallen van de finishvlag was het Lewis Hamilton die het snelst finishte voor Ferrari met een 1:41.293, slechts 0,074 seconde voor Charles Leclerc. George Russell eindigde de sessie als derde, op de voet gevolgd door Kimi Antonelli als vierde. Oliver Bearman maakte indruk met de vijfde plaats, voor Max Verstappen op de zesde plaats. Liam Lawson werd zevende, Esteban Ocon achtste, Alexander Albon negende en Lando Norris maakte ondanks zijn crash de top tien compleet.