O líder do campeonato do mundo de pilotos registou a melhor volta em 1.17,951s com os pneus macios, embora a sua sessão tenha terminado com uma nota de preocupação devido a uma fuga de óleo no seu Mercedes, que o obrigou a perder os derradeiros 20 minutos da sessão. A apenas 0,115s ficou Vettel, ao passo que o seu companheiro de equipa ficou um pouco mais atrás, a 0,221s, com a Ferrari a ensaiar em Barcelona uma série de novidades para tentar apanhar os Mercedes.
Da equipa alemã, Hamilton registou o quarto melhor tempo, já a 0,624s, ao passo que Romain Grosjean colocou o seu Haas na quinta posição, este já quase a um segundo (0,992s). Carlos Sainz, com o McLaren, firmou o sexto melhor tempo, a 1,204s, ficando à frente do outro Haas de Kevin Magnussen (1,229s) e do melhor Red Bull, que foi Pierre Gasly, uma vez que Max Verstappen também sofreu um problema semelhante ao de Bottas no seu carro e perdeu uma boa parte da sessão.
Daniil Kvyat, com um Toro Rosso, terminou o primeiro treino livre na nona posição, ao passo que Nico Hulkenberg encerrou o lote dos dez mais rápidos, ao volante de um Renault. A sessão terminou ligeiramente mais cedo devido a um despiste de Lance Stroll, no seu Racing Point, forçando a amostragem da bandeira vermelha a cerca de um minuto do fim. O acidente do piloto não foi muito violento, mas o carro ficou bastante danificado na secção dianteira.
1. Vallteri Bottas Mercedes 1m17.951s
2. Sebastian Vettel Ferrari +0.115s
3. Charles Leclerc Ferrari +0.221s
4. Lewis Hamilton Mercedes +0.624s
5. Romain Grosjean Haas +0.992s
6. Carlos Sainz McLaren +1.204s
7. Kevin Magnussen Haas +1.229s
8. Pierre Gasly Red Bull +1.334s
9. Daniil Kvyat Toro Rosso +1.413s
10. Nico Hulkenberg Renault +1.499s
11. Daniel Ricciardo Renault +1.560s
12. Max Verstappen Red Bull +1.893s
13. Lance Stroll Racing Point +1.904s
14. Antonio Giovinazzi Alfa Romeo +2.070s
15. Alexander Albon Toro Rosso +2.079s
16. Lando Norris McLaren +2.115s
17. Sergio Perez Racing Point +2.508s
18. Kimi Raikkonen Alfa Romeo +2.640s
19. Robert Kubica Williams +2.938s
20. George Russell Williams +3.039s
