Druga sesja, o 14:00, rozpoczęła się inaczej – już w pierwszych minutach wielu kierowców wyjechało na tor i ustanowiło czasy. Jako pierwszy dokonał tego Romain Grosjean. Nadal istniał problem blokowania przednich kół. Około 25. minuty nad Walencją wyszło słońce. Wkrótce większość zespołów zmieniła opony w bolidach na miękkie. Najlepszy czas okrążenia na nowej mieszance ustanowił Vettel – 1:39.334. W 45. minucie doszło do awarii układu kierowniczego w samochodzie de la Rosy. W wyniku tego bolid HRT uderzył w bandę. Spowodowało to wywieszenie żółtej flagi. Niedługo później bolid Péreza dokonał obrotu wokół własnej osi w zakręcie nr 17. Pod koniec treningu sztab mechaników Lewisa Hamiltona ćwiczył pit-stopy. Kierowcy odbywali stinty z większą ilością paliwa, tak więc nikt nie odnotował już lepszego rezultatu od Vettela. Drugi był Nico Hülkenberg, a trzeci Kamui Kobayashi. Tor pod koniec sesji miał temperaturę 41 °C.