Napsütés mellett, ám erős szélben folytatódott a mezőny ténykedése Austinban helyi idő szerint 14 órai kezdettel. Immár munkába állt az a két pilóta is, akik az első gyakorlásra a csapatuk tesztpilótájának adták át az autót, így Valtteri Bottas és Jean-Eric Vergne pályára lépésével teljessé vált a versenymezőny - már amennyire teljesnek lehet azt nevezni a Caterham és a Marussia távollétében.
Talán a változó szélirány is közrejátszott abban, hogy az első háromnegyed óra több megpördülést is hozott. Az első percekben Felipe Massa forgatta meg a Williamst az 1-es kanyarban, kicsit később Romain Grosjean csúszott ki a gyors 5-ösben, majd pedig a másik Lotus, Pastor Maldonado is bemutatott egy piruettet a pálya 19-es kanyarjában. Ezek voltak azonban a legnagyobb mellényúlások, hiszen minden autó épségben átvészelte az edzést.
A Mercedesek persze ezúttal sem hezitáltak sokat, hogy kibéreljék a tabella első két helyét. A keményebb gumikon, amelyik ezúttal a közepes keverék, Nico Rosberg bizonyult valamivel gyorsabbnak, majd amint féltáv környékén felkerültek a lágyak, fordult a kocka a csapat két pilótája között, hiszen Lewis Hamilton állt az élre, még ha csak csekély, három ezredmásodperces előnnyel is. A brit azon kevesek közé tartozott, aki második gyorskörében is javítani tudott az idején, ezzel ugrotta át német csapattársát.
A hozzájuk legközelebb végző Fernando Alonso is már egy másodpercnél nagyobb hátrányt szedett össze a Ferrarival, a spanyolt pedig Daniel Ricciardo, Felipe Massa, Kimi Raikkönen és Danyiil Kvjat követte, nyomában a két McLarennel.
Sebastian Vettel szokatlan módon csak az utolsó, 18. helyen végzett, aminek az volt az oka, hogy a négyszeres bajnok egyáltalán nem körözött alacsony üzemanyagszinttel. Miután a német a hajtáslánc teljes cseréje miatt csak a bokszutcából kezdheti majd meg a futamot, szükségtelen lett volna számára ürestankos körökkel az időmérőre készülni, így végig a hosszabb etapokra koncentrált.
Az utolsó félórában, szinte egyidőben mindkét Mercedes problémát jelentett csapatának a váltóval kapcsolatban: Rosberg a lefelé-, Hamilton pedig a felfelé történő váltásokkal volt elégedetlen, bár ez a problémájuk holnapra megoldódhat, hiszen nem kötelesek ugyanazt a váltót használni, amit a pénteki napon. Hamiltonnak azonban másmilyen, hidraulikus eredetű gondjai is voltak, ugyanis 15 perccel a leintés előtt a bokszba hajtott és hamarosan ki is szállt az autójából, miközben szerelői az autó alján kezdtek dolgozni. A brit számára ezzel idejekorán befejeződött az edzés, így első helyezésével együtt sem lehet teljesen elégedett, mivel nem tudta befejezni hosszúetapos programját, és 16 körrel kevesebbet is teljesített Rosbergnél.
A második szabadedzés végeredménye:
# | Versenyző | Csapat | Idő | Hátrány | Kör |
1 | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:39.085 | - | 18 |
2 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:39.088 | 0.003 | 34 |
3 | Fernando Alonso | Ferrari | 1:40.189 | 1.104 | 29 |
4 | Daniel Ricciardo | Red Bull-Renault | 1:40.390 | 1.305 | 30 |
5 | Felipe Massa | Williams-Mercedes | 1:40.457 | 1.372 | 36 |
6 | Kimi Raikkonen | Ferrari | 1:40.543 | 1.458 | 32 |
7 | Daniil Kvyat | Toro Rosso-Renault | 1:40.631 | 1.546 | 34 |
8 | Kevin Magnussen | McLaren-Mercedes | 1:40.641 | 1.556 | 38 |
9 | Jenson Button | McLaren-Mercedes | 1:40.698 | 1.613 | 36 |
10 | Nico Hulkenberg | Force India-Mercedes | 1:40.800 | 1.715 | 25 |
11 | Valtteri Bottas | Williams-Mercedes | 1:40.828 | 1.743 | 37 |
12 | Romain Grosjean | Lotus-Renault | 1:41.054 | 1.969 | 31 |
13 | Jean-Eric Vergne | Toro Rosso-Renault | 1:41.110 | 2.025 | 36 |
14 | Sergio Perez | Force India-Mercedes | 1:41.123 | 2.038 | 35 |
15 | Pastor Maldonado | Lotus-Renault | 1:41.158 | 2.073 | 37 |
16 | Adrian Sutil | Sauber-Ferrari | 1:41.332 | 2.247 | 33 |
17 | Esteban Gutierrez | Sauber-Ferrari | 1:41.420 | 2.335 | 34 |
18 | Sebastian Vettel | Red Bull-Renault | 1:44.437 | 5.352 | 19 |