Hamilton, quien terminó segundo por detrás de Rosberg en la primera sesión de la mañana, mostró rápidamente sus intenciones en las primeras vueltas con los neumáticos Blandos, colocándose al frente con un 1:10 medio.
Y cuando llegó el cambio a las gomas Súper Blandas, extendió su ventaja rompiendo la barrera del 1:10 para terminar 0.377 segundos por delante de Rosberg.
A pesar de haber completado los tres primeros puestos, Alonso fue casi un segundo más lento que Hamilton, una diferencia que sugiere que las Flechas Plateadas estarán, en condiciones normales, fuera de su alcance este fin de semana.
Pero por detrás todo estuvo mucho más cerca, ya que entre Alonso y la P14 de Esteban Gutiérrez hubo poco más de un segundo.
El dúo de Williams Valtteri Bottas y Felipe Massa, separados por sólo dos milésimas de segundo, terminaron cuarto y quinto respectivamente, con el actual cuádruple Campeón del Mundo Sebastian Vettel colocando a su Red Bull sexto.
Jenson Button terminó séptimo, pero se quejó por radio de que su McLaren sufría de los mismos problemas que durante el fin de semana del Gran Premio de Canadá, a pesar de las importantes actualizaciones que el equipo ha llevado a Spielberg.
Daniel Ricciardo, ganador de la última carrera en Montreal, y el novato Kevin Magnussen seguían de cerca a sus compañeros de equipo en el octavo y noveno puestos, mientras que el piloto de Toro Rosso Jean-Éric Vergne completaron los diez primeros puestos.
Kimi Räikkönen fue el último piloto en entrar en los 1:10, pero no pudo mejorar su resultado de los Libres 1.
Muchos coches se salieron de pista, algunos pasando sobre la grava mientras continuaban buscando los límites del circuito, pero no hubo grandes incidentes.