Az első körökben Lewis Hamilton a nem egyenesben álló kormány, Nico Rosberg pedig a szerinte hibás DRS miatt panaszkodott, de az apró zavaró tényezők elmúltával a Mercedes két pilótája ismét az élre repítette a csapatot. Ezúttal a német zárt a tabella élén, majdnem egy másodperces előnnyel csapattársa előtt, de szokatlan módon mindketten már öt perccel a leintés előtt befejezték a munkát - a bokszba hajtottak, és a szerelők máris megkezdték autóik felkészítését a kvalifikációra.
A harmadik helyen Fernando Alonso zárt, az élen álló Mercedeshez képest 1,3 másodperces hátrányban. Mögötte vegyesen sorakoznak a csapatok: a Williamsszel Felipe Massa, a Lotusszal Romain Grosjean, a McLarennel Kevin Magnussen és a Red Bull-lal Daniel Ricciardo követi a spanyolt.
Pályára lépett Sebastian Vettel is azt követően, hogy a pénteki nap nagy részét ki kellett hagynia a Red Bulljának elektronikai hibája miatt. A 10. helyen végző német ennek ellenére nem teljesített ma lényegesen több kört riválisainál: hússzor ment körbe, amely értéket többen megközelítették.
A pénteki nap után Max Chilton ismét a kavicságyban fejezte be a napot. A tegnapihoz hasonlóan ezúttal is elfékezte magát a Marussia pilótája, és az 5-ös kanyaron kívüli sódertenger fogságába esett. Rajta kívül is többen mutattak be kisebb megcsúszásokat, általános jelenség volt, hogy a pilóták szélesen vettek egy-egy kerékvetőt.
Három szabadedzés után egyértelműen látszik, hogy az autók a barcelonai pályán jelentősen lassultak a tavalyi tempóhoz képest. Míg 2013-ban a három szabadedzés legjobb ideje 1:21.901 volt, addig ebben az évben eddig Hamilton 1:25.524-e az etalon, ami 3,6 másodperces különbséget jelent. Ennek a nagy eltérésnek az oka az lehet, hogy a spanyol pálya nagy hangsúlyt helyez az aerodinamikára, ebből a szempontból pedig sokat veszítettek idénre az autók. A motorerőt előtérbe helyező Bahreinben viszont például nagyon közel állt a mezőny a tavalyi tempóhoz.
A Spanyol Nagydíj időmérője 14 órakor veszi kezdetét.
A harmadik szabadedzés végeredménye:
| # | Versenyző | Csapat | Idő | Hátrány | Kör |
| 1. | Nico Rosberg | Mercedes | 1:25.887 | - | 16 |
| 2. | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:26.756 | +0.869 | 9 |
| 3. | Fernando Alonso | Ferrari | 1:27.188 | +1.301 | 15 |
| 4. | Felipe Massa | Williams-Mercedes | 1:27.223 | +1.336 | 10 |
| 5. | Romain Grosjean | Lotus-Renault | 1:27.682 | +1.795 | 18 |
| 6. | Kevin Magnussen | McLaren-Mercedes | 1:27.806 | +1.919 | 16 |
| 7. | Daniel Ricciardo | Red Bull-Renault | 1:27.808 | +1.921 | 12 |
| 8. | Jenson Button | McLaren-Mercedes | 1:28.006 | +2.119 | 11 |
| 9. | Pastor Maldonado | Lotus-Renault | 1:28.076 | +2.189 | 19 |
| 10. | Sebastian Vettel | Red Bull-Renault | 1:28.085 | +2.198 | 20 |
| 11. | Valtteri Bottas | Williams-Mercedes | 1:28.101 | +2.214 | 12 |
| 12. | Jean-Eric Vergne | Toro Rosso-Renault | 1:28.242 | +2.355 | 16 |
| 13. | Daniil Kvyat | Toro Rosso-Renault | 1:28.298 | +2.411 | 16 |
| 14. | Kimi Raikkonen | Ferrari | 1:28.419 | +2.532 | 16 |
| 15. | Sergio Perez | Force India-Mercedes | 1:28.571 | +2.684 | 13 |
| 16. | Nico Hulkenberg | Force India-Mercedes | 1:28.668 | +2.781 | 13 |
| 17. | Adrian Sutil | Sauber-Ferrari | 1:28.715 | +2.828 | 16 |
| 18. | Esteban Gutierrez | Sauber-Ferrari | 1:28.865 | +2.978 | 18 |
| 19. | Max Chilton | Marussia-Ferrari | 1:30.169 | +4.282 | 15 |
| 20. | Jules Bianchi | Marussia-Ferrari | 1:30.670 | +4.783 | 12 |
| 21. | Kamui Kobayashi | Caterham-Renault | 1:30.712 | +4.825 | 18 |
| 22. | Marcus Ericsson | Caterham-Renault | 1:31.559 | +5.672 | 19 |
