A négyszeres világbajnoknak mindent bele kellett adnia utolsó körében, hogy csapattársa, Mark Webber előtt végezzen az utolsó etapban. Webber egy tizedmásodperccel előzte meg Vettelt az első gyors körök után, majd a második szett új abroncsán tovább javult, ideiglenesen megszerezve az első pozíciót. Ãm Vettel utolsó körében mindent beleadott, gyors volt az utolsó szektorban, és egy tizedmásodperccel megelőzte csapattársát.

A Red Bull pilótái több, mint háromnegyed másodpercet vertek Romain Grosjeanra, aki Lotusával a harmadik helyen végzett, megelőzve Nico Hülkenberget, Lewis Hamiltont, Fernando Alonsót és Sergio Perezt. A Kimi Raikkönent helyettesítő Heikki Kovalainen a nyolcadik lett Valtteri Bottas és Esteban Gutierrez előtt. Bottas volt a sztárja az időmérő edzés első fázisainak, az első etapot megnyerte, a Q2-ben a negyedik lett, de a Q3-ban gyors körében rontott.

A Q2-ben feljavuló Gutierrez és Kovalainen az első tízért folytatott harcban Daniel Ricciardót és Paul di Restát ütötte el a továbbjutástól. Az ausztrál a 11., a Force India pilótája a 12. helyről kezdheti meg a vasárnapi futamot. A McLaren pilótája kevesebb, mint két tizedmásodperccel maradt el a Q2-ben a továbbjutástól és a 13. helyen zárt. A brit pilótát a 16. helyre sorolják vissza, miután három helyes rajtbüntetést kapott azért, mert piros zászló alatt előzött a szabadedzés során. Nico Rosberg a Mercedes kezelhetőségével küzdve a 14. lett, megelőzve a ferraris Felipe Massát és a Toro Rosso másik pilótáját, Jean-Eric Vergne-t.

Adrian Sutil rossz időmérő edzés sorozata tovább folytatódott, már a Q1-ben kiesett Maldonado, a két Marussia és Caterham pilóta mellett. A német pilóta a csapatrádión a forgalomra panaszkodott, majd autóját az első etap leintése után félreállította a pályán. A mezőny végi csapatok harcát Giedo van der Garde nyerte, a 19. helyről kezdheti meg a versenyt a Marussia pilótái, Jules Bianchi, Max Chilton és csapattársa, az öthelyes rajtbüntetéssel sújtott Charles Pic előtt.
Az Egyesült Ãllamok Nagydíja vasárnap helyi idő szerint 13 órakor, azaz magyar idő szerint 20 órakor kezdődik.
Az időmérő edzés végeredménye:
| 1. | Vettel | Red Bull | 1:36.338 |
| 2. | Webber | Red Bull | 1:36.441 |
| 3. | Grosjean | Lotus | 1:37.155 |
| 4. | Hülkenberg | Sauber | 1:37.296 |
| 5. | Hamilton | Mercedes | 1:37.345 |
| 6. | Alonso | Ferrari | 1:37.376 |
| 7. | Perez | McLaren | 1:37.452 |
| 8. | Kovalainen | Lotus | 1:37.715 |
| 9. | Bottas | Williams | 1:37.836 |
| 10. | Gutierrez | Sauber | 1:38.034 |
| 11. | Ricciardo | Toro Rosso | 1:38.131 |
| 12. | di Resta | Force India | 1:38.139 |
| 13. | Button* | McLaren | 1:38.217 |
| 14. | Rosberg | Mercedes | 1:38.364 |
| 15. | Massa | Ferrari | 1:38.592 |
| 16. | Vergne | Toro Rosso | 1:38.696 |
| 17. | Sutil | Force India | 1:39.250 |
| 18. | Maldonado | Williams | 1:39.351 |
| 19. | van der Garde | Caterham | 1:40.491 |
| 20. | Bianchi | Marussia | 1:40.528 |
| 21. | Pic** | Caterham | 1:40.596 |
| 22. | Chilton | Marussia | 1:41.401 |
* Button háromhelyes rajtbüntetést kapott a szabadedzésen elkövetett szabálytalanság miatt.
** Pic öthelyes rajtbüntetést kapott váltócsere miatt.