2016年F1第5戦スペインGPは、5月14日にフリー走行3回目が行われた。気温18度、路面温度28度、路面コンディションはドライ。フリー走行2回目に続き、メルセデスのニコ・ロズベルグがトップタイムを記録した。

　セッション序盤、タイムシートのトップに立ったのは、フェラーリのキミ・ライコネン。ミディアムタイヤを履きタイムは1分24秒906。その後ロズベルグが前日の自らのタイムをコンマ8秒弱上回る1分23秒078をソフトタイヤで記録してトップに浮上。続いてミディアムタイヤのセバスチャン・ベッテルが1分24秒187で2位に入ったが、ソフトタイヤのルイス・ハミルトンが1分23秒485を記録し、ベッテルを上回るという展開で進んでいく。　

　残り15分となったところで、ロズベルグがセンサートラブルにより一時ピットインするも、その後コースに復帰。一方で、ここ2戦予選でパワーユニットのトラブルに泣かされているハミルトンは順調に周回を重ね、終盤に自己ベストを更新。しかし、ロズベルグには約コンマ1秒届かず2位に終わった。ソフトタイヤに履き替えたベッテルもハミルトンに肉薄したが3位に終わり、ライコネンは6位。