Borult, de száraz időben kezdték meg a csapatok az Olasz Nagydíj harmadik szabadedzését, az autókban összesen négy tesztpilótával: a Lotus Picet, a Force India Jucadellát, a Caterham Merhit, míg a Sauber van der Gardét küldte pályára. Az installációs körök után negyed óra elteltével hamarosan jöttek a mért idők is. Az edzés csendesen zajlott, Magnussen hamar az élre állt, mögötte a második helyen váltogatták egymást a pilóták, mígnem fél óra elteltével Hamilton vette át a vezetést.
30 perc után mindenki visszatért a bokszba, hiszen a szabályok értelmében le kellett adni egy szett abroncsot, Juncadella pedig autóját is visszaadta Pereznek, hiszen ma csak fél órát kapott. Az edzés felénél az első helyen a Mercedes, a McLaren és a Ferrari versenyzői álltak, míg a hátsó régióban Ericsson ekkor még gyorsabb volt az újonc Merhinél - ám ez nem sokáig maradt így, az ifjú spanyol némi meglepetésre megelőzte tapasztaltabb svéd partnerét.

60 percnél ismét Button ugrott az élre, a McLaren egészen ígéretes formát mutatott az első szabadedzésen, majd őt követte a két Mercedes, míg Hamilton vissza nem vette az első helyet. A McLaren egy nosztalgikus posztot küldött ki a Twitterre látva Hamiltont és Buttont az első két pozícióban - amit sokan egyfajta burkolt célzásként értelmeztek. A sorrend ezt követően már nem változott: 2008 bajnoka korábbi és jelenlegi csapattársa előtt zárta a szabadedzést, majd jött Alonso, Magnussen és Vettel.
A legtöbb kört, szám szerint 33-at Danyiil Kvjat tette meg, a legkevesebbet pedig értelemszerűen a csak 30 percet kapó Juncadella. Nehéz napja van eddig Daniel Ricciardo, aki műszaki gondok miatt mindössze 12 körig jutott.
Az edzés végeredménye:
| Pilóta | Csapat | Idő | Hátrány | Kör | |
| 1. | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:26.187 | - | 25 |
| 2. | Jenson Button | McLaren-Mercedes | 1:26.810 | 0.623 | 27 |
| 3. | Nico Rosberg | Mercedes | 1:26.995 | 0.808 | 26 |
| 4. | Fernando Alonso | Ferrari | 1:27.169 | 0.982 | 23 |
| 5. | Kevin Magnussen | McLaren-Mercedes | 1:27.228 | 1.041 | 30 |
| 6. | Sebastian Vettel | Red Bull-Renault | 1:27.271 | 1.084 | 27 |
| 7. | Kimi Raikkönen | Ferrari | 1:27.493 | 1.306 | 27 |
| 8. | Sergio Perez | Force India-Mercedes | 1:27.687 | 1.500 | 13 |
| 9. | Danyiil Kvjat | Toro Rosso-Renault | 1:27.741 | 1.554 | 33 |
| 10. | Nico Hülkenberg | Force India-Mercedes | 1:28.112 | 1.925 | 23 |
| 11. | Esteban Gutierrez | Sauber-Ferrari | 1:28.114 | 1.927 | 21 |
| 12. | Valtteri Bottas | Williams-Mercedes | 1:28.148 | 1.961 | 20 |
| 13. | Felipe Massa | Williams-Mercedes | 1:28.150 | 1.963 | 21 |
| 14. | Jean-Eric Vergne | Toro Rosso-Renault | 1:28.300 | 2.113 | 30 |
| 15. | Giedo van der Garde | Sauber-Ferrari | 1:28.429 | 2.242 | 19 |
| 16. | Daniel Ricciardo | Red Bull-Renault | 1:28.487 | 2.300 | 12 |
| 17. | Daniel Juncadella | Force India-Mercedes | 1:29.192 | 3.005 | 10 |
| 18. | Pastor Maldonado | Lotus-Renault | 1:29.512 | 3.325 | 24 |
| 19. | Max Chilton | Marussia-Ferrari | 1:30.017 | 3.830 | 25 |
| 20. | Jules Bianchi | Marussia-Ferrari | 1:30.081 | 3.894 | 27 |
| 21. | Charles Pic | Lotus-Renault | 1:30.125 | 3.938 | 23 |
| 22. | Roberto Merhi | Caterham-Renault | 1:30.704 | 4.517 | 29 |
| 23. | Marcus Ericsson | Caterham-Renault | 1:30.948 | 4.761 | 16 |