De zon scheen nog steeds volop boven het Circuit de Barcelona-Catalunya toen de tweede vrije training van start ging. Dit keer was het Charles Leclerc die als eerste de baan op ging op de medium compound banden. De meeste coureurs volgden zijn keuze, behalve Lance Stroll en Franco Colapinto, die op de harde banden begonnen, waarschijnlijk om te testen voor raceomstandigheden.

In het begin van de sessie zette Leclerc de eerste richttijd neer, maar McLaren nam die al snel over. Lando Norris voerde de tijdlijsten aan voor Max Verstappen en Oscar Piastri, net als in FP1, wat opnieuw laat zien dat McLaren dit weekend in vorm is.

Niet iedereen had echter een vlekkeloze sessie. Oliver Bearman spinde zijn Haas in bocht 3 en schopte veel grind omhoog. Hij veroorzaakte slechts een korte gele vlag, maar het team moest hard werken om zijn auto weer in orde te krijgen. Tegelijkertijd werd de auto van Gabriel Bortoleto gecontroleerd in de Sauber-garage na wat vroege problemen.

De Aston Martin-coureurs waren erg actief op de teamradio. Fernando Alonso was niet blij met de positie van Lewis Hamilton op de baan en noemde hem "de held van de dag" nadat hij achter hem vast kwam te zitten in bocht 1. Ondertussen had Lance Stroll ernstige klachten over zijn eigen auto. Ondertussen had Lance Stroll ernstige klachten over zijn eigen auto en zei hij "alles is slecht". Hij kwam terug naar de pits, klom uit de auto en het team veranderde zelfs zijn stoel om het probleem te verhelpen.

Naarmate de sessie vorderde, zette George Russell een zeer sterke ronde neer op zachte banden en sprong naar de top van de tijden met een tijd van 1 minuut 13,046. Zijn teamgenoot Kimi Antonelli volgde met een tijd van 1 minuut 13,046. Zijn teamgenoot Kimi Antonelli volgde op de voet met een solide ronde, waarin hij slechts een kwart seconde verloor. Daarna volgden identieke ronden van Verstappen en Norris, die allebei een tijd neerzetten van 1 minuut 13,070, vlak achter Russell.

Yuki Tsunoda was allesbehalve blij en zei dat zijn auto een "krankzinnig" niveau van glijden had en "geen grip". Lewis Hamilton bleef ook worstelen in de Ferrari en zei dat de auto "niet bestuurbaar" was, waarmee hij zijn klachten uit FP1 herhaalde.

Uiteindelijk was het Oscar Piastri die de show stal. Op zachte banden zette hij de snelste ronde van de dag neer van 1:12,760 met paarse sectoren over de hele linie. Hij eindigde de sessie bijna drie tienden voor Russell en iets meer dan drie tienden voor Verstappen, die derde werd. Norris werd vierde en miste alleen door countback een top drie-plek, omdat hij exact dezelfde tijd had neergezet als Verstappen.

Leclerc, die de sessie goed was begonnen, worstelde later met grip en eindigde als vijfde. Antonelli werd zesde, voor Alonso op de zevende plaats. Pierre Gasly had een sterke run en eindigde achtste voor Alpine, net voor Racing Bulls-coureurs Isack Hadjar op de negende plaats en Liam Lawson op de tiende plaats.