2012年F1第5戦スペインGPのフリー走行3回目は、レッドブルのセバスチャン・ベッテルがトップタイムをマークした。ザウバーの小林可夢偉は3番手の好位置につけた。
2日目を迎えたスペインGPは、現地時間11時から予選前最後となる60分のフリー走行が行われた。天候は金曜に引き続き快晴、気温27度、路面温度は33度でセッションはその後の気温上昇もあって路面の温度は40度にまで達した。この日は、この後14時（日本時間21時）から決勝のグリッドを決める公式予選が行われる。
60分のセッションでは、開始15分過ぎにファーストアタックに向かったロータスのロメイン・グロージャンが10コーナーの立ち上がりでマシンをストップさせ、コース上に立ち往生してしまう。グロージャンの無線によれば、燃圧のダウンでエンジンが止まってしまったといい、その場でマシンを降りたグロージャンは、セッションの後半をピットウォールで過ごすことになってしまった。
グロージャンの黄旗が解除された後は、ザウバーのセルジオ・ペレスがハードタイヤでの走行をリード。1分24秒台のトップタイムをマークする。その後、セッションが折り返しを迎えるとメルセデスのニコ・ロズベルグがソフトタイヤでのプログラムを開始する。一方、終盤までハードでの周回を重ねたマクラーレンは、ルイス・ハミルトンとジェンソン・バトンがリヤのトラクション不足を訴え、ロータスのキミ・ライコネンも3コーナーでマシンがルーズになると報告している。
その後、セッションが終盤に入ると、各車ともソフトタイヤでのアタックランに移り、ここからタイムシートは目まぐるしく変動する。コース上でも先行するマシンにアタックを遮られるドライバーも見られた。そんななか、チェッカー間際になってザウバーの小林可夢偉がセクター2と3でベストを刻み一気にトップへ浮上。すると、直後に可夢偉のセクター3ベストを更新したウイリアムズのパストール・マルドナドがザウバーを上回ってきた。
しかし、最後にレッドブルのベッテルがウイリアムズとザウバーをコンマ1秒半上回る1分23秒168をマークして、FP3をトップで終える。
レッドブルはマーク・ウエーバーも4番手につけ、好調ザウバーのもう一台、ペレスが5番手のポジションにつけた。フェラーリはフェルナンド・アロンソが6番手、マクラーレンはバトンが8番手でロータスのライコネンが9番手となった。なお、ストップしたグロージャンは燃圧のトラブルだったことをチームも認めている。
