Proprio allo scadere dei 90 minuti previsti dal regolamento, Fernando Alonso è balzato in cima alla lista dei tempi del primo turno di prove libere sul circuito di Montmelo'. L'asturiano ha staccato di circa due decimi il compagno Felipe Massa, dando ai tecnici della Ferrari riscontri positivi sui nuovi particolari studiati per la F138.

La sessione si è aperta sotto una fastidiosa pioggerellina e con temperaure ben al di sotto delle aspettative costringendo tutti i piloti ad entrare in pista con le gomme intermedie. Solo nel finale la pista si è asciugata e i team hanno cominciato a lavorare in condizioni ideali.

Alle spalle della coppia ferrarista si è piazzata la Toro Rosso di Jean-Eric Vergne, tra i più impegnati con 22 giri all'attivo, solo uno meno di Adrian Sutil (5°), Maldonado (15°) e tre meno di Gutierrez, stakanovista con 25 passaggi e il 14° tempo finale. Quarta piazza per Romain Grosjean che è parso trovarsi a proprio agio nonstante le condizioni dell'asfalto.

Terza fila virtuale tutta motorizzata Mercedes con la Force India di Adrian Sutil davanti alla W03 di Lewis Hamilton: l'inglese si è concentrato per lo più su test aerodinamici con diversi passaggi a velocità costante in rettilineo.

Pochissimi i chilometri percorsi da Mclaren e Red Bull che hanno preferito tenere ai box le monoposto per gran parte della sessione. Solo nel finale Button e Perez hanno coperto qualche passaggio senza riscontri di rilievo, mentre Vettel e Webber hanno guidato le rispettive monoposto cariche di sensori per test comparativi.

La classifica dei tempi:

01. Fernando Alonso - Ferrari - 1'25"252 (20 giri)
02. Felipe Massa - Ferrari - 1'25"455 - +0"203 (20 giri)
03. Jean-Eric Vergne - Toro Rosso-Ferrari - 1'25"667 - +0"415 (25 giri)
04. Romain Grosjean - Lotus-Renault - 1'26"042 - +0"790 (21 giri)
05. Adrian Sutil - Force India-Mercedes - 1'26"212 - +0"960 (24 giri)
06. Lewis Hamilton - Mercedes - 1'26"374 - +1"122 (19 giri)
07. Valtteri Bottas - Williams-Renault - 1'26"456 - +1"204 (20 giri)
08. Kimi Raikkonen - Lotus-Renault - 1'26"614 - +1"362 (21 giri)
09. Nico Rosberg - Mercedes - 1'26"621 - +1"369 (21 giri)
10. Paul di Resta - Force India-Mercedes - 1'26"755 - +1"503 (16 giri)
11. Daniel Ricciardo - Toro Rosso-Ferrari - 1'26"940 - +1"688 (26 giri)
12. Nico Hulkenberg - Sauber-Ferrari - 1'27"061 - +1"809 (24 giri)
13. Sergio Perez - McLaren-Mercedes - 1'27"135 - +1"883 (6 giri)
14. Esteban Gutierrez - Sauber-Ferrari - 1'27"250 - +1"998 (26 giri)
15. Pastor Maldonado - Williams-Renault - 1'27"576 - +2"324 (24 giri)
16. Giedo van der Garde - Caterham-Renault - 1'28"600 - +3"348 (19 giri)
17. Jules Bianchi - Marussia-Cosworth - 1'28"887 - +3"635 (14 giri)
18. Heikki Kovalainen - Caterham-Renault - 1'29"177 - +3"925 (14 giri)
19. Sebastian Vettel - Red Bull-Renault - 1'29"457 - +4"205 (11 giri)
20. Mark Webber - Red Bull-Renault - 1'29"473 - +4"221 (21 giri)
21. Rodolfo Gonzalez - Marussia-Cosworth - 1'30"314 - +5"062 (12 giri)
22. Jenson Button - McLaren-Mercedes - (6 giri)