Mientras que en los dos primeros tercios de la sesión se ha podido ver una mejora gradual con los neumáticos Intermedios, la última media hora ha permitido el uso de los neumáticos de seco. Jean-Éric Vergne ha sido el primero en arriesgarse probando el compuesto duro modificado de Pirelli y el resto de los participantes han hecho lo propio posteriormente.
Alonso ha logrado encabezar la clasificación de tiempos hacia el final, y ha preferido abandonar una de las vueltas lanzadas con el compuesto duro antes de lograr su mejor crono y caer la bandera de cuadros. El tiempo logrado fue suficiente para superar en dos décimas de segundo a Massa, que pasó la mayor parte de la sesión evaluando las escapatorias y las trampas de grava del circuito de Montmeló.
Por detrás han terminado los compatriotas franceses Vergne y Romain Grosjean, que han tenido problemas al trazar la chicane final cuando las condiciones meteorológicas eran más adversas. Adrian Sutil, cuyo regreso a la Fórmula 1 empezó a perfilarse en este circuito en el mes de marzo, terminó con el quinto mejor crono, justo por delante del Mercedes de Lewis Hamilton y del Williams de Valtteri Bottas.
Kimi Räikkönen, Nico Rosberg y Paul di Resta completaron el top ten, provocando que Daniel Ricciardo que estuvo en la primera posición durante un buen rato se tuviera que conformar con la P11. Sergio Pérez fue el mejor de los McLaren en la treceava posición, mientras que su compañero de equipo Jenson Button se ha pasado la mayor parte del tiempo en el garaje. Los Red Bull de Sebastian Vettel y de Mark Webber terminaron en la 19ª y 20ª posiciones.
Se espera que continúen las condiciones variables a lo largo de la segunda sesión de libres, lo que podría suponer más dificultades para que los equipos prueben sus respectivas actualizaciones.