Lewis Hamilton második barcelonai, idei harmadik, pályafutása 52. pole pozícióját szerezte meg a Forma-1-es Spanyol Nagydíj kvalifikációján. A Mercedes címvédője mögött csapattársa, a bajnoki éllovas Nico Rosberg zárt. A Ferrari csúnya verést kapott, Kimi Räikkönen és Sebastian Vettel csak az 5-6. helyet hozta, miután az utolsó szakaszban a Red Bull pilótái megszerezték a második sort. Az erre a hétvégére előléptetett Max Verstappen remekelt, az időmérő nagy részében még Daniel Ricciardónál is gyorsabb volt, de végül a 4. időt hozta. 
A Williamsnek Valtteri Bottas hozta a 7. helyet, míg a helyi szurkolók Carlos Sainz 8. és Fernando Alonso 10. helyének örülhettek. Így zajlott a kvalifikáció Napos időben, 22 fokos levegő- és 41 fokos aszfalthőmérséklet mellett kezdődött a barcelonai pályán a 2016-os Forma-1-es Spanyol Nagydíj időmérője. A Q1 18 percére elsőként a manoros Pascal Wehrlein gurult ki, de az első versenyképes időt Lewis Hamilton futotta 1:23,214-gyel, de Nico Rosberg rögtön két tizedet faragott belőle. A Red Bull-os Max Verstappen a 3. helyre ugrott fel, a ferraris Kimi Räikkönen nem is bírt vele, Sebastian Vettel pedig még gyengébb kört futott. Később Ricciardo is besorolt a Ferrarik elé. 
Az utolsó körökön a Renault-k, a mclarenes Button és a haasos Grosjean küzdöttek a továbbjutásért, végül a Sauberek és a Manorok mellett a renault-s Jolyon Palmer és a williamses Massa búcsúzott, a brazil veterán forgalomba keveredett, majd később nem maradt ideje újabb gyors körre. A Q2-ben nem siettek a csapatok, csak bő másfél perc után gurult ki az első autó, Hamilton Mercedese, után Rosberg, a többiek még tovább kivártak. Az első menetben a címvédő hat tizedet adott a németnek. A Mercik elképesztő tempót futottak, a 3. helyre fellépő Verstappen hajszál híján két másodperccel volt lassabb Hamiltonnál, de aztán javított, egy másodpercre szorította le a hátrányt, újra megelőzve Ricciardót. A jobbik ferraris, Vettel sem bírt Verstappennel, fél másodperc hátránnyal a 4. időt hozta. 
Az első körén hibázó Räikkönen a második nekifutásra javított, fellépett a továbbjutást jelentő 4. pozícióba, a Force India- és Haas-pilótáknak, a mclareneseknek és a Toro Rossó-s Kvjatnak bele kellett húznia. Búcsúzott végül Nico Hülkenberg, Button, Kvjat, a két haasos és a renault-s Magnussen. A Q3-at is Hamilton és Rosberg nyitotta. A címvédő elrontotta az első körét, míg Rosberg 1:22,475-tel szerezte meg a virtuális pole-t. Az első nekifutásra Räikkönen is hibázott, Verstappen viszont fellépett a 2. helyre, szűk nyolctizedes hátránnyal. Vettelnek sem ment jól a gyors kör, csak a 4. lett. 
Az említett öt versenyzőn kívül a többiek csak egy próbálkozásra mentek ki, a fináléban nagy volt a forgalom a pályán. A nagy kérdés az volt, mit hoz Hamilton: a címvédő 1:22,0-val megmutatta, miért számít időmérős ásznak, a mögötte érkező Rosberg csak 280 ezreddel rosszabbat tudott. A Red Bullnak a második sort hozta Ricciardo és a friss szerzemény Verstappen, a Ferrarinak be kellett érnie az 5-6. hellyel, Räikkönen volt jobb Vettelnél. A negyedik sorba Bottas és a Toro Rossó-s Sainz került, mögöttük Sergio Perez, és a helyiek hőse, Fernando Alonso zárt. 
