Valtteri Bottas obtuvo su primera pole position en tres meses liderando el doblete de Mercedes en Sochi, donde Hamilton se tuvo que conformar con la segunda plaza tras haber cometido un error en el segundo sector durante su vuelta rápida. En un circuito donde salir tercero en parrilla es una clara ventaja sobre el segundo puesto, Sebastian Vettel obtuvo dicha posición acompañado por Kimi Raikkonen en una segunda fila de color rojo Ferrari. Como ya sucediera el año pasado, el largo rebufo desde la parrilla de salida hasta la primera curva podría darle el liderato a Vettel, quien trata de remontar a la desesperada los 40 puntos de ventaja que aún conserva Hamilton al frente de la general. De todas maneras, Vettel cometió un error en Q3 siendo medio segundo más lento que el Mercedes de Bottas. Mientras, Raikkonen también sufrió en Q3 con problemas en los neumáticos durante su primer intento y un fallo en la vuelta definitiva.
Carlos Sainz se benefició de las penalizaciones de los Red Bull y Toro Rosso, los cuales ocuparán las dos últimas filas de la parrilla mañana. Tanto el madrileño como su compañero en Renault evitaron salir a pista en Q2 para no tener que comenzar la carrera con el delicado neumático hiperblando. Sainz partirá undécimo por delante de Hülkenberg. Mientras, Fernando Alonso también fue víctima de las sanciones tras cambiar el motor de su McLaren por lo cual saldrá decimosexto por delante de los Toro Rosso de Gasly y Hartley, así como los Red Bull de Verstappen y Ricciardo.
Alonso saldrá por delante de ellos gracias a los primeros entrenamientos libres del viernes, donde Lando Norris condujo el monoplaza del asturiano, saliendo a pista y marcando un tiempo antes que los demás pilotos sancionados por cambiar motor. El reglamento contempla que el primero de aquellos sancionados con más de quince puestos que registre un crono, será el que tenga ventaja en parrilla sobre los demás. De todas formas, las pobres prestaciones del McLaren sólo superan a los Williams en Sochi y causarán que Alonso tenga que sudar sangre si quiere llegar a la zona de puntos.
Con los Red Bull fuera de Q3, Kevin Magnussen llevó el Haas al quinto puesto. Tanto Magnussen como los que completaron la Q3 por detrás suyo saldrán con neumáticos hiperblandos, los cuales les pondrán en apuros al desgastarse rápidamente en el comienzo de carrera. Sin embargo, los Mercedes y Ferrari usaron ultrablandos en Q3, por lo cual pararán más tarde y serán los únicos candidatos al podio y a la victoria.
Esteban Ocon fue sexto con el Force India, superando al Sauber de Charles Leclerc por sólo 6 milésimas. El mejicano Sergio Pérez fue octavo, por delante del Haas de Romain Grosjean y el Sauber de Marcus Ericsson, quien cerró el top diez. Con una Q2 inservible, una vez tomada la decisión de no salir a pista por parte de los pilotos de Red Bull, Toro Rosso y Renault, los puestos del undécimo al decimoquinto se repartieron por los tiempos obtenidos en la primer ronda de la clasificación.
