Szombaton közép-európai idő szerint 13 órakor startolt a Spanyol Nagydíj harmadik szabadedzései, közép-európai időjárás szerint nagy hőségben, hiszen árnyékban 30 fokos levegőt mértek.
Mintha csak a mezőny is az autóban uralkodó szaunakörülményektől tartott volna, hiszen az első negyedórában csak minimális aktivitás volt feljegyezhető a pályán néhány installációs kör képében, és csak ezt követően kezdtek el szállingózni az első mért körök. A „rend” akkor állt helyre, amikor félidő környékén a két Mercedes is feliratkozott az eredményjelzőre, hiszen a várakozásoknak megfelelően be is fészkelték magukat az első két helyre. Lewis Hamilton és Valtteri Bottas többször is javítottak idejükön, a brit pedig 11 perccel az edzés vége előtt állt először az élre 1:17,222-es körrel, amit már meg is őrzött a végéig.
Az utolsó percek nagy hajrájára már nem kerülhetett sor, miután Esteban Ocon nagy balesetben törte össze a Renault-t. A baleset körülményei felettébb furcsák voltak: Kevin Magnussen fékezett nagyot a francia előtt, amikor ki akart térni az útjából, viszont emiatt Oconnak is a fékre kellett lépnie, hogy ne rohanjon bele a Haasba, és így veszítette el az irányítást az autója felett. A versenybírók vizsgálni is kezdték a történteket.
Esteban Ocon swerves to avoid hitting Kevin Magnussen and is in the wall!
— Sky Sports F1 (@SkySportsF1) August 15, 2020
FP3 finishes under a red flag
Live on Sky Sports F1
Live on the App and Sky Go
Live Blog: https://t.co/CkqLNAZAQx#SkyF1 | #F1 | #SpanishGP pic.twitter.com/k1RHZql8Aj
A két Mercedes mögött Max Verstappen, Carlos Sainz, Sergio Perez, Charles Leclerc és Pierre Gasly végzett – a Red Bull hollandja fél másodpercre férkőzött az Ezüst Nyilakhoz képest. Így várja a mezőny az időmérőt, ami 15:00-kor startol Barcelonában.
A harmadik szabadedzés végeredménye:
| # | Versenyző | Csapat | Idő | Hátrány | Kör |
| 1 | Lewis Hamilton | Mercedes | 1:17.222 | 12 | |
| 2 | Valtteri Bottas | Mercedes | 1:17.373 | 0.151 | 13 |
| 3 | Max Verstappen | Red Bull-Honda | 1:17.737 | 0.515 | 10 |
| 4 | Carlos Sainz | McLaren-Renault | 1:18.046 | 0.824 | 18 |
| 5 | Sergio Pérez | Racing Point-Mercedes | 1:18.096 | 0.874 | 16 |
| 6 | Charles Leclerc | Ferrari | 1:18.193 | 0.971 | 15 |
| 7 | Pierre Gasly | AlphaTauri-Honda | 1:18.211 | 0.989 | 13 |
| 8 | Lance Stroll | Racing Point-Mercedes | 1:18.309 | 1.087 | 16 |
| 9 | Alexander Albon | Red Bull-Honda | 1:18.371 | 1.149 | 13 |
| 10 | Daniel Ricciardo | Renault | 1:18.384 | 1.162 | 12 |
| 11 | Esteban Ocon | Renault | 1:18.602 | 1.380 | 18 |
| 12 | Sebastian Vettel | Ferrari | 1:18.707 | 1.485 | 15 |
| 13 | Romain Grosjean | Haas-Ferrari | 1:18.710 | 1.488 | 14 |
| 14 | Kimi Räikkönen | Alfa Romeo-Ferrari | 1:18.721 | 1.499 | 11 |
| 15 | Lando Norris | McLaren-Renault | 1:18.803 | 1.581 | 23 |
| 16 | Daniil Kvyat | AlphaTauri-Honda | 1:18.852 | 1.630 | 15 |
| 17 | Kevin Magnussen | Haas-Ferrari | 1:18.940 | 1.718 | 15 |
| 18 | Antonio Giovinazzi | Alfa Romeo-Ferrari | 1:19.175 | 1.953 | 13 |
| 19 | George Russell | Williams-Mercedes | 1:19.297 | 2.075 | 16 |
| 20 | Nicholas Latifi | Williams-Mercedes | 1:19.764 | 2.542 | 16 |
