A gyakorlás során Alonso és a Red Bull párosa, Vettel és Mark Webber között folyt a harc.
Vettel megismételve péntek délutáni teljesítményét elsőre 1:24.551-es időt teljesített, amely hat tizedmásodperccel volt jobb két riválisánál.
Alonso érezhette, hogy több sebesség van az autóban, ám a legjobb körét sárga zászló miatt meg kellett szakítani, melyet azért lengettek, mert Paul di Resta a Parabolicánál balesetet szenvedett.
A Ferrari korábban a szélárnyékot próbálta kihasználni, az első körök során Alonso és Felipe Massa egymást vontatták.
Majd amikor az utolsó körökre a lágyabb keveréket feltették Vettel előbb 1:24.478-ra, majd 1:24.360-ra javított.
Alonso átvette a második helyet Webbertől, amikor mindketten javítottak utolsó köreikben. A leintéskor a helyzet azonban változatlan maradt, Alonso a Red Bull szendvicsébe került, a triót 0.317 másodperc választotta el egymástól.
A negyedik helyezett Lewis Hamilton 0.035 másodpercre közelítette meg Webbert. Hamilton csapattársa, Nico Rosberg műszaki probléma miatt csak öt kört teljesített a harmadik gyakorláson és az utolsó helyen végzett.
A McLaren bíztató délelőttöt teljesített, Sergio Perez az ötödik, Jenson Button a nyolcadik lett azt követően, hogy sokáig az első ötben volt.
A Toro Rosso, amely csapat 2008-ban Vettellel nyerni tudott Monzában, szintén ígéretes teljesítményt mutatott, Daniel Ricciardo két gyors körével Massát megelőzve a hatodik helyen zárt.
Pastor Maldonado a Williamsszel a kilencedik lett, míg a Lotus csak a 10. helyen végzett Raikkönennel és a 14. lett Grosjeannal.
Di Resta Parabolicában történt balesetétől eltekintve az Ascari sikánnál volt problémája Adrian Sutilnak és Jean-Eric Vergne-nek, de mindketten sértetlenül megúszták az esetet.
Az Olasz Nagydíj időmérő edzésére Monzában helyi idő szerint 14 órakor kerül sor.
Olasz Nagydíj - 3. szabadedzés végeredménye:
| Hely | Versenyző | CSapat | Idő | Körök |
| 1 | Sebastian Vettel | Red Bull | 1:24.360 | 18 |
| 2 | Fernando Alonso | Ferrari | 1:24.643 | 13 |
| 3 | Mark Webber | Red Bull | 1:24.677 | 22 |
| 4 | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:24.712 | 17 |
| 5 | Sergio Perez | McLaren | 1:24.864 | 19 |
| 6 | Daniel Ricciardo | Toro Rosso | 1:24.865 | 19 |
| 7 | Felipe Massa | Ferrari | 1:24.995 | 14 |
| 8 | Jenson Button | McLaren | 1:25.103 | 15 |
| 9 | Pastor Maldonado | Williams | 1:25.116 | 20 |
| 10 | Kimi Räikkönen | Lotus | 1:25.120 | 18 |
| 11 | Jean-Éric Vergne | Toro Rosso | 1:25.136 | 16 |
| 12 | Nico Hülkenberg | Sauber | 1:25.273 | 21 |
| 13 | Esteban Gutiérrez | Sauber | 1:25.324 | 22 |
| 14 | Romain Grosjean | Lotus | 1:25.499 | 17 |
| 15 | Valtteri Bottas | Williams | 1:25.660 | 21 |
| 16 | Adrian Sutil | Force India | 1:25.702 | 19 |
| 17 | Paul di Resta | Force India | 1:26.120 | 11 |
| 18 | Charles Pic | Caterham | 1:26.607 | 21 |
| 19 | Giedo van der Garde | Caterham | 1:27.172 | 20 |
| 20 | Jules Bianchi | Marussia | 1:27.605 | 18 |
| 21 | Max Chilton | Marussia | 1:27.665 | 18 |
| 22 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:27.822 | 5 |
