Ahogyan a Pirelli megjósolta az időmérő előtt, a pilóták már a Q1-ben kivezető+felkészülési kör kombinációval készültek a gyorskörükre, ráadásul a várt forgalom is megnőtt a pályán. A legjobban a harmadik szabadedzés első két helyén végző Ferrarik kezdtek, Max Verstappen azonban hamar válaszolt nekik, és 1:13,278-cal állította fel a szintidőt.
Ahogyan pörögtek a másodpercek, a Ferrari és a Red Bull adogatta egymásnak a legjobb köröket: a Milton Keynes-iek hollandja 1:13,078-cal tovább javított, mindössze 12 ezreddel Vettel, és 39 ezreddel Raikkönen előtt. Öt perccel az első szakasz vége előtt Romain Grosjean megforgott a Mirabeau-ban, de szerencsére nem csapta korlátnak az autóját – egy piruettet követően sikerült irányba állítania a VF-17-est.
A Q1 legvégén Marcus Ericsson – aki egyébként utolsó, 20. helyen zárt – defektes bal hátsó kerékkel állt félre a sikánnál, mellette csapattársa, Pascal Wehrlein, valamint Jolyon Palmer, Lance Stroll és a Romain Grosjeantól az utolsó pillanatban kikapó Esteban Ocon búcsúzott az első szakasz végén.
A következő rész elején Lewis Hamilton nevéhez fűződött az időmérő addigi leghúzósabb pillanata: a brit pilóta a Massanet-kanyarnál veszítette el egy pillanat erejéig az irányítást autója fölött, de elképesztő reflexszel megfogta a korlát felé tartó W08-ast. Az élen közben változatlanul zajlott a csata: Kimi Raikkönen 1:12,780-nal vezetett, mindössze nyolc ezreddel Max Verstappen Red Bullja előtt.
A Q2 vége felé Raikkönen ismét javított, 1:12,231-re, Hamilton problémái azonban tovább folytatódtak: két próbálkozásából egy sem volt alkalmas a továbbjutásra, harmadik körét azonban meg kellett szakítania. A remekül autózó Stoffel Vandoorne ugyanis korlátnak csúszott az alagút utáni sikánnál, s bár ő maga továbbjutott, garantálva a top 10-es indulást vasárnapra, balesetével kiütötte a britet, aki mindössze a 14. helyen végzett. Mivel senki sem tudott javítani az utolsó percben, a Fernando Alonso helyén versenyző Jenson Button is az első 10 között végzett, nem sikerült viszont a továbbjutás Felipe Massának, Kevin Magnussennek, Nico Hülkenbergnek és Danyiil Kvjatnak sem.
Sebastian Vettel így egyik legnagyobb ellenfele nélkül vághatott neki a mindenről döntő, utolsó tizenkét percnek, Kimi Raikkönen pedig gyorsan jelezte neki, hogy kivel kell megküzdenie a pole-ért, hiszen 1:12,296-os idővel hamar az élre verekedte magát. Valtteri Bottas második próbálkozásával a fel tudott zárkózni Raikkönen mögé, aki viszont tovább erősítette pole-esélyeit 1:12,178-as körével.
Mivel Vettel forgalomba keveredett, csak egyszer próbálkozhatott az utolsó percekben, de nem tudta megelőzni csapattársát, aki így kilenc év után szerzett ismét pole-pozíciót a Forma-1-ben, mindössze 43 ezreddel Vettel előtt. A harmadik rajtkocka Hamilton távollétében Valtteri Bottasé lett, szintén minimális, 45 ezredes lemaradással, Max Verstappent és Daniel Ricciardót megelőzve.
Az időmérő edzés eredménye:
Pozíció | Pilóta | Csapat | Motor | Köridő | Távolság |
1 | Kimi Raikkonen | Ferrari | Ferrari | 1'12.178 | |
2 | Sebastian Vettel | Ferrari | Ferrari | 1'12.221 | 0.043 |
3 | Valtteri Bottas | Mercedes | Mercedes | 1'12.223 | 0.045 |
4 | Max Verstappen | Red Bull | TAG | 1'12.496 | 0.318 |
5 | Daniel Ricciardo | Red Bull | TAG | 1'12.998 | 0.820 |
6 | Carlos Sainz Jr. | Toro Rosso | Renault | 1'13.162 | 0.984 |
7 | Sergio Perez | Force India | Mercedes | 1'13.329 | 1.151 |
8 | Romain Grosjean | Haas | Ferrari | 1'13.349 | 1.171 |
9 | Daniil Kvyat | Toro Rosso | Renault | 1'13.516 | 1.338 |
10 | Nico Hulkenberg | Renault | Renault | 1'13.628 | 1.450 |
11 | Kevin Magnussen | Haas | Ferrari | 1'13.959 | 1.781 |
12 | Stoffel Vandoorne | McLaren | Honda | idő nélkül | |
13 | Lewis Hamilton | Mercedes | Mercedes | 1'14.106 | 1.928 |
14 | Felipe Massa | Williams | Mercedes | 1'20.529 | 8.351 |
15 | Esteban Ocon | Force India | Mercedes | 1'14.101 | 1.923 |
16 | Jolyon Palmer | Renault | Renault | 1'14.696 | 2.518 |
17 | Lance Stroll | Williams | Mercedes | 1'14.893 | 2.715 |
18 | Pascal Wehrlein | Sauber | Ferrari | 1'15.159 | 2.981 |
19 | Marcus Ericsson | Sauber | Ferrari | 1'15.276 | 3.098 |
20 | Jenson Button | McLaren | Honda | 1'13.613 büntetés | 1.435 |