2012年F1第3戦中国GPのフリー走行3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。ザウバーの小林可夢偉は8番手につけた。
2日目を迎えた上海インターナショナル・サーキットは、現地時間14日11時から60分間のフリー走行が行われた。天候は曇り、気温19度、路面温度は22度を記録。この日は、この後14時（日本時間15時）から決勝のグリッドを決める公式予選が行われる。
セッションは、スタートから30分してフェラーリのフェルナンド・アロンソが最後に計測ラップを行い全車のタイムが出揃う。この時点のトップにはレッドブルのマーク・ウエーバーがつけ、ニコ・ロズベルグが2番手、3番手にハミルトンの順となる。ザウバーの可夢偉は、キミ・ライコネンとミハエル・シューマッハーに次ぐ6番手とこの日も好調な滑り出しを見せた。
残り時間が20分に近づくと、トロロッソのジャン−エリック・ベルニュを皮切りに各車ともソフトタイヤに履き替えていく。すると、初日も速さを見せたメルセデスのシューマッハーとロズベルグが相次いでトップタイムを塗り替えていった。だが、同じメルセデスエンジンを搭載するマクラーレン勢はさらにその上をいき、最後はハミルトンが唯一1分35秒台に入れてトップでフリー走行を締めくくった。
2番手はジェンソン・バトン、3、4番手にロズベルグとシューマッハーのメルセデス勢が続き、レッドブルはウエーバーが5番手につけた。そのウエーバーとは対照的に旧型の排気レイアウトを使用するセバスチャン・ベッテルは9番手止まりと奮わず。ロータスのライコネンは10番手、フェラーリに至ってはアロンソが15番手、フェリペ・マッサは18番手と今回も苦しいポジションに終わった。
ザウバーの可夢偉は、セッション終了間際にソフトタイヤでワンアタックのみを行い8番手タイムを記録している。
