A két élcsapat nagy négyesének egyik tagja nélkül indult a Spanyol Nagydíj harmadik szabadedzése, az utolsó lehetőség a gyakorlásra: Valtteri Bottas, a pénteki két szabadedzés második helyezettje maradt a garázsban. A Mercedesen már pénteken elektronikai meghibásodást észleltek, a csapat az éjszakai szerelési tilalom alól is felmentést kért. Eközben fedeztek fel egy vízszivárgást, amely miatt a 11 órás kezdéskor még javában zajlott a motorcsere a finn autóján. Bottas egyes számú erőforrását kapta vissza, amelyet az első négy versenyen használt – tehát a későbbiekben nem élvezheti a Barcelonában bevetett frissítés előnyeit. A finn az edzés utolsó perceiben gurult csak ki.
A talpon maradt élmenők közül Kimi Raikkönen futotta meg az edzés elejének leggyorsabb körét, közepes abroncson 1:22.409-cel vezetett Hamilton és Vettel előtt. A tréning második felében végre lágy abroncsokat is láthattunk az autókon, melyek több mit 2 másodperc gyorsulást jelentettek. Raikkönen 1:20.214-es kört futott elsőre, negyed szekundummal továbbra is megelőzte csapattársát. Hamilton későbbre tartogatta lágy körét, a pénteki leggyorsabb azonban a két Ferrari mögött maradt.
Tíz perccel a vége előtt ismerős látványban volt részünk: Sebastian Vettel autója ismét megállt, igaz, ezúttal a bokszutcában, megint szaladtak a Ferrari-szerelők, hogy hátratolják az 5-ös SF70H-t. Ezúttal a csapat szólt rá a németre, hogy állítsa le versenygépét. Az első három pozíciója nem változott a tréning végén, összeálló autójával viszont Bottas felkúszott a negyedik helyre.
A két Red Bull azonban már 0,8 és 1 másodperccel elmaradt az első helytől: Max Verstappen és Daniel Ricciardo is csak a tréning második felében futottak mért időt, az istálló nyilatkozata szerint „gyors installáció és beállítás-változtatás” miatt. A Renault Nico Hülkenberg hetedik helyezésével folytatta pozitív szereplését, pénteki kálváriája után pedig a legnagyobb meglepetés Fernando Alonso 10. helye volt, aki csak 1,8 másodperccel autózott gyengébb kört Raikkönennél.
Folytatás 14 órakor az időmérő edzéssel.
Az edzés eseményei részletesebben élő cikkünkben követhetők vissza.
A harmadik szabadedzés eredménye:
| Versenyző | Csapat | Köridő | Hátrány | Körök | |
| 1 | Kimi Raikkönen | Ferrari | 1:20.214 | - | 20 |
| 2 | Sebastian Vettel | Ferrari | 1:20.456 | 0.242 | 7 |
| 3 | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:20.595 | 0.381 | 12 |
| 4 | Valtteri Bottas | Mercedes | 1:20.868 | 0.654 | 7 |
| 5 | Max Verstappen | Red Bull/Renault | 1:21.025 | 0.811 | 14 |
| 6 | Daniel Ricciardo | Red Bull/Renault | 1:21.249 | 1.035 | 15 |
| 7 | Nico Hulkenberg | Renault | 1:21.670 | 1.456 | 13 |
| 8 | Felipe Massa | Williams/Mercedes | 1:21.746 | 1.532 | 19 |
| 9 | Carlos Sainz | Toro Rosso/Renault | 1:21.835 | 1.621 | 19 |
| 10 | Fernando Alonso | McLaren/Honda | 1:22.093 | 1.879 | 16 |
| 11 | Romain Grosjean | Haas/Ferrari | 1:22.128 | 1.914 | 21 |
| 12 | Kevin Magnussen | Haas/Ferrari | 1:22.214 | 2.000 | 12 |
| 13 | Sergio Perez | Force India/Mercedes | 1:22.237 | 2.023 | 19 |
| 14 | Esteban Ocon | Force India/Mercedes | 1:22.297 | 2.083 | 22 |
| 15 | Danyiil Kvjat | Toro Rosso/Renault | 1:22.391 | 2.177 | 15 |
| 16 | Marcus Ericsson | Sauber/Ferrari | 1:22.513 | 2.299 | 20 |
| 17 | Lance Stroll | Williams/Mercedes | 1:22.574 | 2.360 | 19 |
| 18 | Jolyon Palmer | Renault | 1:22.755 | 2.541 | 13 |
| 19 | Stoffel Vandoorne | McLaren/Honda | 1:22.853 | 2.639 | 15 |
| 20 | Pascal Wehrlein | Sauber/Ferrari | 1:22.974 | 2.760 | 19 |
