De vrije training in Barcelona vond plaats onder zonnige weersomstandigheden. De eerste coureur die de baan op ging was Franco Colapinto. De eerste vijf minuten van de sessie was er weinig activiteit, met slechts een paar coureurs die zich begonnen voor te bereiden op hun runs.

Tien minuten na de sessie waren er nog maar twee coureurs op de baan: Gabriel Bortoleto en Colapinto. Kort daarna voegden Pierre Gasly, Nico Hülkenberg, Yuki Tsunoda en Esteban Ocon zich bij hen. De meeste andere coureurs waren nog in de garage.

Op dat moment werd de sessie geleid door Yuki Tsunoda. Na 20 minuten nam Carlos Sainz de leiding over en ongeveer de helft van de coureurs was nu op de baan. Op de tweede plaats eindigde Lando Norris, gevolgd door Liam Lawson op de derde plaats. Er kwamen steeds meer coureurs het circuit op, wat aangaf dat het er in FP3 heet aan toe ging.

De snelste tijd op dit moment was 1:13.941 van Charles Leclerc, terwijl de rest van het veld tijden neerzette van rond de 1:14 of 1:15. George Russell nam toen de leiding. George Russell ging vervolgens aan de leiding, met Norris op de tweede plaats, waardoor Leclerc terugviel naar de derde plaats. De enige coureur zonder tijd was Kimi Antonelli.

De meeste coureurs kozen voor medium banden en slechts een paar voor de zachte variant. Max Verstappen verbeterde zich naar de vijfde plaats, waardoor Sainz terugviel naar de zesde plaats. Toen de sessie halverwege was, werd de actie intensiever. Kimi Antonelli klom op naar de tweede plaats, vlak achter zijn teamgenoot Russell.

De verrassing kwam toen Fernando Alonso naar de zesde plaats opschoof, voor Verstappen. Het Williams-duo lag op de achtste en negende plaats. Met nog 20 minuten te gaan bleven de posities grotendeels ongewijzigd. Oscar Piastri lag op de 12e plaats achter Lance Stroll. Tsunoda was teruggevallen naar de 15e plaats, net achter Lawson. Het Haas-paar, Ocon en Oliver Bearman, waren respectievelijk 17e en 18e. Max Verstappen nam vervolgens de leiding van de sessie.

Lando Norris maakte een fout in zijn pushronde, ging wijd en raakte kort van de baan. Met nog 15 minuten te gaan wisselden de coureurs van banden en maakten ze zich klaar voor hun laatste ronden. Alonso lag nu op de derde plaats, met Bortoleto en Hülkenberg achter zich. Piastri begon aan een veelbelovende ronde en zette de snelste eerste sector neer. Ondertussen heroverde Norris de leiding met de enige tijd in de 1:12s.

Dat duurde niet lang, want zijn teamgenoot klopte hem al snel en pakte de koppositie. Leclerc verbeterde zich naar de derde plaats, terwijl Isack Hadjar naar de vijfde plaats opschoof. Carlos Sainz reed een goede ronde, maar ging iets te wijd, wat hem een paar tienden kostte en hem op de 13e plaats achterliet.

In de laatste vijf minuten van de sessie stond alles op scherp. Alex Albon lag 19e en moest zich verbeteren. Verstappen probeerde nog een push, maar kon zijn tijd niet verbeteren en bleef vijfde. Hadjar was een van de eersten die de geblokte vlag passeerde en bleef zesde. Veel coureurs slaagden er niet in om zich te verbeteren, waardoor de top drie bleef bestaan uit Piastri, Norris en Leclerc.