Hamilton consiguió un tiempo de 1:43.476 con el compuesto Blando de Pirelli durante los últimos 30 minutos de sesión, superando en 0,133 segundos a Rosberg.
Fernando Alonso fue el mejor del resto en el que será su último fin de semana como piloto de Ferrari, aunque a casi dos segundos del mejor crono.
Sebastian Vettel, que dejará Red Bull para sustituir al piloto español, consiguió el cuarto mejor crono, por delante de su compañero de equipo Daniel Ricciardo.
Toro Rosso volvió a demostrar un buen ritmo, con Jean-Éric Vergne y Daniil Kvyat terminando en sexta y séptima posiciones respectivamente y separados por poco más de una décima de segundo.
Valtteri Bottas terminó en octava posición con el Williams, pero solamente pudo completar ocho vueltas después de que una parte considerable de los pontones saliera despedida y causar daños en algunos apéndices de su chasis. El compañero de equipo del piloto finlandés, Felipe Massa, tuvo problemas del mismo tipo.
Los pilotos de Force India Sergio Pérez y Nico Hülkenberg fueron los siguientes en la clasificación de tiempos, completando las diez primeras posiciones.
McLaren tuvo una sesión de libres poco remarcable, con Kevin Magnussen haciendo pruebas con distintos diseños de alerones delanteros y logrando el onceavo mejor crono y Jenson Button, con el 17º crono de la sesión, aunque perdiéndose gran parte de la sesión por problemas técnicos.
Kimi Räikkönen situó su Ferrari en la doceava posición, por delante de Massa, del piloto de Sauber Esteban Gutiérrez y del de Lotus Pastor Maldonado.
Esteban Ocon y Adderly Fong debutaron en unos libres con Lotus y Sauber respectivamente, terminando 16º y 19º.
Fong separó a los Caterham, que regresaban a la parrilla, de Kamui Kobayashi y Will Stevens, este último solo pudo participar en los últimos 15 minutos por problemas técnicos.
Los pilotos probaron un nuevo sistema de 'zona lenta' tras la sesión, que forma parte del proceso de la FIA para evaluar posibles cambios en la seguridad tras el accidente del piloto de Jules Bianchi durante el Gran Premio de Japón.