F1第3戦マレーシアGPのフリー走行2回目は1回目に続き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。2番手はセバスチャン・ベッテル（レッドブル）、3番手にはニコ・ロズベルグ（メルセデスGP）がつけた。BMWザウバーの小林可夢偉は11番手につけている。

　2回目のフリー走行は現地時間の午後2時から。サーキット上空には青空が広がり、セッション開始時の気温は32度、路面温度は49度まで上昇している。ロータスはこのセッションからヘイキ・コバライネンが復帰し、フォース・インディアもビタントニオ・リウッツィがシートに収まっている。

　セッションは開始序盤から多くのマシンが周回をスタートさせていき、開始8分過ぎには1回目トップのハミルトンが早くも1分34秒台に入れてくる。マクラーレンは僚友ジェンソン・バトンも2番手で続き、走り始めから他をリードする速さを披露。3番手にはルノーのロバート・クビカ、メルセデスのミハエル・シューマッハーの順でタイムを更新し、その後ニコ・ロズベルグ（メルセデスGP）が2番手に飛び込んでくるなど、序盤はフリー走行1回目の終わりに見られた光景が再び繰り広げられた。

　開始30分を迎えるところでハミルトンがベストタイムを更新、2番手にシューマッハーが上がってくる。このとき14周目を迎えていたマーク・ウエーバー（レッドブル）が突然グラベルにマシンを止め、ウエーバーはマシンを降りてしまう。原因はマシントラブルにあるようだ。

　ブリヂストンは今回のグランプリにソフトとハードという2種類のコンパウンドのタイヤを持ち込んでいるが、ここでは多くのマシンが柔らかい方のソフトタイヤを装着。各車ともベストタイムを更新してくる。なかでもマクラーレンとメルセデスの4台が上位を分け合い、ハミルトンが1分34秒175でトップ。2番手ロズベルグ、3番手バトン、4番手シューマッハーとここまでがコンマ5秒差の争い。その後、5番手につけたセバスチャン・ベッテルが残り30分になったところで2番手へとポジションを上げてくる。

　セッション終盤は曇り空が広がり路面温度は若干低下。そのため残り10分のところではビタリー・ペトロフ（ルノー）とウエーバーを除く22台がタイム計測を行ったが、上位グループのタイムに変動はなくセッションはそのまま終了。ハミルトンの1分34秒175がトップタイムとなり、ベッテルがコンマ2秒差で2番手、ロズベルグが3番手となった。
　フェラーリはフェルナンド・アロンソが最後に7番手タイムをマークしたが、フェリペ・マッサは15番手タイムに留まった。38周を重ねた小林可夢偉は11番手で、1回目に続きチームメイトのペドロ・デ・ラ・ロサを上回っている。