Ook bij de derde vrije training in Barcelona was een Mercedes het snelste, met ditmaal Nico Rosberg als aanvoerder van de tijdenlijst. Maar ook was het weer Sebastian Vettel die er dichtbij zat en als tweede eindigde. Het verschil was slechts 0,15 seconde. Lewis Hamilton eindigde als derde op 0,20 seconde van teamgenoot Rosberg.
Max Verstappen moest deze sessie niet alleen Mercedes en Ferrari voor zich dulden, maar ook beide Williams-bolides en Daniel Ricciardo waren sneller, waardoor Verstappen twee plekken lager eindigde dan gisteren op P8. Hij bleef wel Daniil Kvyat en teamgenoot Sainz voor, die de top-10 completeerden.
Daniil Kvyat moest de eerste 35 minuten toekijken, omdat er nog aan zijn auto werd gesleuteld. Zijn teamgenoot Daniel Ricciardo was daarentegen zeer productief. Hij moest testtijd inhalen nadat hij gisteren zelf het grootste deel van training 2 ontbrak vanwege het wisselen van zijn motor. Als een van de weinigen reed hij ook vroeg in de sessie al zijn kwalificatie-simulatie.
Lewis Hamilton ging nog even van de baan. Hij spinde in bocht 3, de bocht waar tijdens de testdagen in februari ook Alonso en Sainz van de baan gingen. Hamilton raakte echter niet de muur en kon zelfstandig weer verder, maar verspilde wel een set banden.
UITSLAG Vrije training 3 Grand Prix van Spanje
| P. | Coureur | Tijd | Verschil |
| 1 | Rosberg | 1:26,021 | |
| 2 | Vettel | 1:26,177 | 0,156 |
| 3 | Hamilton | 1:26,222 | 0,201 |
| 4 | Bottas | 1:26,682 | 0,661 |
| 5 | Raikkonen | 1:26,944 | 0,923 |
| 6 | Ricciardo | 1:27,048 | 1,027 |
| 7 | Massa | 1:27,109 | 1,088 |
| 8 | Verstappen | 1:27,132 | 1,111 |
| 9 | Kvyat | 1:27,313 | 1,292 |
| 10 | Sainz | 1:27,809 | 1,788 |
| 11 | Button | 1:27,938 | 1,917 |
| 12 | Hulkenberg | 1:28,082 | 2,061 |
| 13 | Nasr | 1:28,096 | 2,075 |
| 14 | Alonso | 1:28,304 | 2,283 |
| 15 | Grosjean | 1:28,578 | 2,557 |
| 16 | Maldonado | 1:28,618 | 2,597 |
| 17 | Ericsson | 1:28,788 | 2,767 |
| 18 | Perez | 1:28,996 | 2,975 |
| 19 | Stevens | 1:31,125 | 5,104 |
| 20 | Merhi | 1:31,749 | 5,728 |
