F1中国GPのフリー走行2回目はマクラーレンのルイス・ハミルトンがトップタイムをマークした。ニコ・ロズベルグ（メルセデスGP）が2番手、3番手はジェンソン・バトン（マクラーレン）。小林可夢偉（BMWザウバー）は14番手だった。

　天候は午後も引き続いて晴れ。開始時の気温は17度で路面温度は29度。フォース・インディアはこのセッションからレギュラードライバーのビタントニオ・リウッツィがシートに復帰した。

　セッションは現地時間の午後2時にスタート。カルン・チャンドック（HRT）を先頭に各車がすぐにタイム計測を始めるなか、開始10分にはマクラーレン勢が早くも1-2態勢を築いてセッションをリードする。しかしマクラーレンの2台が一旦ガレージに戻ると、今度はロズベルグがマクラーレンを上回るタイムを記録。トップに立ったロズベルグは1分35秒674までタイムを縮め、序盤をトップで折り返す。

　開始から30分を迎えるとソフトタイヤを履いたマシンも徐々に現れ、タイム計測へと移っていく。ブリヂストンは今回のグランプリにソフトとハードの2種類のタイヤを持ち込んでいる。
　上位3台はここでも再びタイム更新を果たし、今度はハミルトンが1分35秒217でトップに浮上。2番手にロズベルグが続き、バトンが3番手。残り30分になるとメルセデスのミハエル・シューマッハーも4番手につけ、マクラーレンとメルセデスGPの4台がセッションをリードする展開となる。

　終盤はほぼすべてのマシンがタイムアタックを行ったが、上位勢で大きくタイムを更新するドライバーは現れず、ハミルトン以下の4台がそのままの順位でセッション終了のチェッカーを受けた。5番手以降にはレッドブル勢が続き、以下にエイドリアン・スーティル（フォース・インディア）、ハイミ・アルグエルスアリ（トロロッソ）、ロバート・クビカ（ルノー）となっている。

　朝の走行でエンジントラブルに見舞われたフェルナンド・アロンソはトラブルなく走行を重ね33周を走破。最後はハードタイヤで10番手タイムを記録。BMWザウバーの小林可夢偉は午前のタイムを約コンマ1秒削って14番手につけた。
　なお、1回目の走行でクラッシュを喫したセバスチャン・ブエミ（トロロッソ）はセッションを通してマシンの修復に追われ、コース復帰は果たせなかった。