A második szabadedzés már mérvadóbb volt a csapatok számára, mivel éjszakai körülmények között zajlott, ahogyan a vasárnapi verseny is fog. Ennek eredményeként a pálya forgalma megnőtt az első gyakorláshoz képest, a versenyzők nagy része pedig versenyszimulációkat végzett. Visszatért a három versenyző, Valtteri Bottas, Esteban Gutierrez, valamint Kamui Kobayashi, akik a kora délutáni edzésen istállóik tesztpilótáinak adták át ülésüket.
Lewis Hamilton 1:34.325-ös köridővel ismét könnyedén megfutotta a legjobb időt, ahogy délelőtt, Nico Rosberg és Fernando Alonso követi őt. A Ferrari lemaradása egy másodperc.

Daniel Ricciardo folytatta első két versenyen mutatott formáját, és negyedik lett. Csapattársa, Sebastian Vettel, csakúgy, mint Danyiil Kvjat, az autóra panaszkodott, mindkettejüknek a lefelé váltásokkal volt gondja. Végül azonban hetedik-nyolcadik helyen zártak. Ãllítólag a Red Bull szenzorja ismét csődöt mondott, bár arról nem érkezett hír, melyik versenyzőé.
A Williams, amely a szezon utolsó tesztjét uralta Bahreinben, ezúttal nem mutatott olyan erős formát. Bottas az első edzésen nem vezetett (a csapat tesztpilótája, Felipe Nasr körözött az FW36-tal), a másodikon pedig csak későn gurult pályára. Felipe Massa végül ötödik helyre futott be, de mindketten kevés kört teljesítettek.

Az első edzésen Fernando Alonso keveredett kalandokba a bokszutcában, amikor az utolsó pillanatokban vette észre, hogy csapata nem egyforma gumikat rakott fel az autó négy kerekére. A második szabadedzés emlékezetes esete Rosberg és Perez között zajlott: a Mercedes német versenyzője nagyon lassú tempóban haladt a pályán, emiatt Perez alig tudta elkerülni autóját. A versenybíróság az edzés után vizsgálja az ügyet, lehetséges, hogy Rosberget megbüntetik. A mexikói eddigi formája bizalomra ad okot a két pocsék nyitóverseny után, a második edzésen ő teljesítette a legtöbb kört.
Marcus Ericsson, Adrian Sutil és Max Chilton autója is megállt az edzés során, ám a piros zászlóra nem volt szükség.
Bahreini Nagydíj - 2. szabadedzés végeredménye:
| Hely | Versenyző | Csapat | Idő | Körök |
| 1 | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:34.325 | 28 |
| 2 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:34.690 | 31 |
| 3 |
Fernando Alonso |
Ferrari | 1:35.360 | 28 |
| 4 |
Daniel Ricciardo |
Red Bull | 1:35.433 | 28 |
| 5 | Felipe Massa | Williams | 1:35.442 | 13 |
| 6 | Jenson Button | McLaren | 1:35.528 | 21 |
| 7 |
Sebastian Vettel |
Red Bull | 1:35.606 | 30 |
| 8 | Daniil Kvyat | Toro Rosso | 1:35.640 | 31 |
| 9 |
Kevin Magnussen |
McLaren | 1:35.662 | 22 |
| 10 | Sergio Perez | Force India | 1:35.802 | 40 |
| 11 |
Valtteri Bottas |
Williams | 1:35.920 | 9 |
| 12 |
Jean-Éric Vergne |
Toro Rosso | 1:35.972 | 33 |
| 13 |
Nico Hülkenberg |
Force India | 1:35.998 | 18 |
| 14 | Kimi Räikkönen | Ferrari | 1:36.366 | 33 |
| 15 | Adrian Sutil | Sauber | 1:36.962 | 13 |
| 16 |
Esteban Gutiérrez |
Sauber | 1:36.975 | 35 |
| 17 |
Pastor Maldonado |
Lotus | 1:37.259 | 25 |
| 18 |
Romain Grosjean |
Lotus | 1:37.599 | 23 |
| 19 | Jules Bianchi | Marussia | 1:37.800 | 15 |
| 20 | Max Chilton | Marussia | 1:38.247 | 10 |
| 21 |
Kamui Kobayashi |
Caterham | 1:38.257 | 33 |
| 22 |
Marcus Ericsson |
Caterham | 1:39.136 | 30 |