Net als in Melbourne heeft Lewis Hamilton in Shanghai poleposition veroverd. De Brit was anderhalve tiende sneller dan Sebastian Vettel en zijn teamgenoot Valtteri Bottas. Max Verstappen strandde vanwege een motorpobleem in Q1.
Verstappen meldde halverwege de eerste kwalifcatiesessie dat hij een raar geluid uit de motor hoorde komen. Zijn team resette de auto, maar dat was niet voldoende om het probleem op te lossen. Verstappen noteerde de negentiende tijd en bleef daarmee alleen Esteban Ocon voor. Antonio Giovinazzi zorgde voor een vroegtijdig einde van Q1. In de laatste bocht verloor de Italiaan de controle over zijn Sauber. Giovinazzi stapte ongedeerd uit, zijn auto was afgeschreven.
Voorin was het ongemeen spannend. De Mercedessen en Ferrari's deden nauwelijks voor elkaar onder. Lewis Hamilton bleek van het viertal uiteindelijk de snelste. Het verschil tussen Vettel op plaats twee en Bottas op plaats drie was slechts 0,001 seconde.
De volledige uitslag van de kwalificatie voor de GP van China:
| P | Coureur | Verschil | Tijd |
| 1 | Lewis Hamilton | 1:31,678 | |
| 2 | Sebastian Vettel | +0,186 | 1:31,864 |
| 3 | Valtteri Bottas | +0,187 | 1:31,865 |
| 4 | Kimi Raikkonen | +0,462 | 1:32,140 |
| 5 | Daniel Ricciardo | +1,355 | 1:33,033 |
| 6 | Felipe Massa | +1,829 | 1:33,507 |
| 7 | Nico Hulkenberg | +1,902 | 1:33,580 |
| 8 | Sergio Perez | +2,028 | 1:33,706 |
| 9 | Daniil Kvyat | +2,041 | 1:33,719 |
| 10 | Lance Stroll | +2,542 | 1:34,220 |
| 11 | Carlos Sainz | +2,472 | 1:34,150 |
| 12 | Kevin Magnussen | +2,486 | 1:34,164 |
| 13 | Fernando Alonso | +2,694 | 1:34,372 |
| 14 | Marcus Ericsson | +3,368 | 1:35,046 |
| 15 | Antonio Giovinazzi | +3,285 | 1:34,963 |
| 16 | Stoffel Vandoorne | +3,345 | 1:35,023 |
| 17 | Romain Grosjean | +3,555 | 1:35,233 |
| 18 | Jolyon Palmer | +3,601 | 1:35,279 |
| 19 | Max Verstappen | +3,755 | 1:35,433 |
| 20 | Esteban Ocon | +3,818 | 1:35,496 |
