V první polovině tréninku, když jezdci jako obvykle používali tvrdší směs, se na prvním místě postupně vystřídali Pérez, Vettel, Schumacher, Alonso a Vergne. Když ke slovu přišla měkčí směs pneumatik, vrátil se do čela Vettel.
Půl hodiny před koncem nazul měkčí pneumatiky také Button a ujal se vedení, i když si týmu opakovaně stěžoval na nedotáčivost svého vozu. Do konce tréninku se pak pořadí měnilo už jen minimálně.
Na čele výsledkové listiny se tak seřadily týmy, které byly nejrychlejší v prvních čtyřech závodech, tedy McLaren, Red Bull Racing, Mercedes a Lotus. Piloti enstonské stáje se umístili na pátém a šestém místě, obklopili je Lewis Hamilton a Mark Webber.
Na rozdíl od prvního tréninku se na přední pozice neprosadilo Ferrari, Felipe Massa zůstal těsně za první desítkou, Fernando Alonso zajel 14. čas.
Na konci výsledkové listiny vládlo obvyklé pořadí. Narajn Kartykejan nezajel žádný čas kvůli technickým problémům. Indický jezdec tak v pátek vůbec netrénoval, protože jeho vůz měl dopoledne k dispozici Clos.
GP Španělska - 2. volný trénink
| P. | Jezdec | Tým | Čas | Ztráta | Kola |
| 1 | Jenson Button | McLaren-Mercedes | 1'23.399 | 38 | |
| 2 | Sebastian Vettel | Red Bull-Renault | 1'23.563 | 0.164 | 38 |
| 3 | Nico Rosberg | Mercedes | 1'23.771 | 0.372 | 41 |
| 4 | Lewis Hamilton | McLaren-Mercedes | 1'23.909 | 0.510 | 32 |
| 5 | Kimi Räikkönen | Lotus-Renault | 1'23.918 | 0.519 | 32 |
| 6 | Romain Grosjean | Lotus-Renault | 1'23.964 | 0.565 | 37 |
| 7 | Mark Webber | Red Bull-Renault | 1'24.065 | 0.666 | 34 |
| 8 | Michael Schumacher | Mercedes | 1'24.080 | 0.681 | 36 |
| 9 | Kamuj Kobajaši | Sauber-Ferrari | 1'24.214 | 0.815 | 41 |
| 10 | Nico Hülkenberg | Force India-Mercedes | 1'24.365 | 0.966 | 22 |
| 11 | Felipe Massa | Ferrari | 1'24.418 | 1.019 | 35 |
| 12 | Sergio Pérez | Sauber-Ferrari | 1'24.422 | 1.023 | 32 |
| 13 | Pastor Maldonado | Williams-Renault | 1'24.468 | 1.069 | 40 |
| 14 | Fernando Alonso | Ferrari | 1'24.600 | 1.201 | 33 |
| 15 | Paul Di Resta | Force India-Mercedes | 1'24.688 | 1.289 | 30 |
| 16 | Jean-Eric Vergne | Toro Rosso-Ferrari | 1'24.733 | 1.334 | 34 |
| 17 | Daniel Ricciardo | Toro Rosso-Ferrari | 1'24.769 | 1.370 | 37 |
| 18 | Bruno Senna | Williams-Renault | 1'25.047 | 1.648 | 42 |
| 19 | Heikki Kovalainen | Caterham-Renault | 1'26.296 | 2.897 | 36 |
| 20 | Vitalij Petrov | Caterham-Renault | 1'26.740 | 3.341 | 35 |
| 21 | Timo Glock | Marussia-Cosworth | 1'27.314 | 3.915 | 27 |
| 22 | Charles Pic | Marussia-Cosworth | 1'27.664 | 4.265 | 30 |
| 23 | Pedro de la Rosa | HRT-Cosworth | 1'28.235 | 4.836 | 26 |
| 24 | Narajn Kartykejan | HRT-Cosworth | 2 |
