Bajo unas condiciones de calor similares a las experimentadas a lo largo de los entrenamientos del viernes, los equipos pasaron la mayor parte de la sesión completando tandas largas con los neumáticos medios. Esta fase la lideró cómodamente el piloto de Mercedes Lewis Hamilton, pero fue perdiendo posiciones cuando en los últimos 15 minutos aparecieron los neumáticos más blandos.
El primero en colocarse al frente con los blandos fue Alonso marcando el mejor tiempo del fin de semana con un 1:20.898. El español fue superado rápidamente por Grosjean, quien siguió demostrando el ritmo que le valió una posición de primera fila en el evento de 2012.
El piloto de McLaren Pérez se metió en la tercera posición, jugando un papel clave en el resultado de la sesión cuando se estrelló en la curva 11 con tan sólo tres minutos para el final. El mexicano perdió el control de la parte trasera al entrar en la curva 11 de alta velocidad. Posteriormente las banderas amarillas comenzaron a ondear privando a sus rivales de realizar nuevas mejoras de tiempo de vuelta.
Sebastian Vettel, quien acumuló un total de 27 vueltas en su Red Bull, terminó cuarto, justo por delante del Ferrari de Felipe Massa y de Hamilton. Mark Webber, obstaculizado por un problema de cambio, ocupó el quinto.
Nico Rosberg entraba en el octavo mejor tiempo, con Jenson Button y Adrian Sutil completando los diez primeros pilotos. Kimi Räikkönen volvió a tener problemas para lograr una vuelta competitiva con el compuesto blando y quedó apeado del top 10.
En la parte baja de la tabla, Giedo van der Garde superó a su compañero de Caterham Charles Pic, por primera vez en este fin de semana. A su vez ambos superaron a sus rivales de Marussia Jules Bianchi por poco más de tres décimas de segundo y Max Chilton casi un segundo más atrás.
El piloto de Sauber Esteban Gutiérrez sufrió problemas técnicos y no pudo publicar un tiempo.