Szombat délután 15 órakor elérkezett az igazság pillanata Monzában, hiszen az Olasz Nagydíj időmérője volt az első, amelyen már érvénybe lépett az az új szabály, hogy a kvalifikáción és a versenyen egyetlen motorüzemmódot lehet használni. A Q1-ben viszont inkább a monzai időmérő másik két sajátossága kapott főszerepet: rengeteg pilótának törölték a gyorskörét, mert kiszélesítette a pályát a Parabolicában, míg a hajrában óriási helyezkedés és tolakodás alakult ki a szélárnyék reményében – nem volt ez meglepő annak fényében sem, hogy az FP3 végi incidensért, amelyben Lewis Hamilton majdnem belerongyolt a többiekbe, senkit sem büntettek.
Esteban Ocon és Kimi Raikkönen majdnem össze is ütközött – az incidenst Nicholas Latifivel kiegészítve vizsgálni fogják majd az edzés után –, míg a kiesők közé a két Williams, egy-egy Haas (Romain Grosjean) és Alfa Romeo (Antonio Giovinazzi), valamint mérsékelt meglepetésre Sebastian Vettel került be: a ferraris a 17. helyre kvalifikálta magát. Az élen amúgy Hamilton, Valtteri Bottas sorrendben a két Mercedes zárt Sergio Perez, Carlos Sainz és Pierre Gasly előtt.
A második szakasz elején Hamilton rögtön megdöntötte a pályacsúcsot 1:19,092-es körével, három tizedet kiosztva Bottasnak. A finn aztán a hajrában válaszolt, 1:18,952-re leszorítva a csúcsot. A nagy tolongás ezúttal többé-kevésbé elmaradt, a továbbjutást pedig a Danyiil Kvjat (Alpha Tauri), Esteban Ocon (Renault), Charles Leclerc (Ferrari), Kimi Raikkönen (Alfa Romeo) és Kevin Magnussen (Haas) nem tudta kiharcolni – a Ferrari tehát ismét nem képviseltette magát a Q3-ban.
A mindent eldöntő utolsó fázis első próbálkozásai után Hamilton vezetett Bottas előtt, de mindketten elmaradtak a finn Q2-es idejétől. A hajrában aztán mindketten újra bementek 1:19 alá, Hamilton pedig végül 1:18,887-es új rekorddal zsebelte be a pole-pozíciót, ami természetesen az F1 történetének leggyorsabb átlagtempójú köre is egyben. A Mercedesek mögött nyolctizedes hátránnyal a mclarenes Carlos Sainz és a Racing Pointot vezető Sergio Perez kvalifikálta magát a második sorba, a harmadikba szorítva Max Verstappent. Lando Norris állhat majd a holland mellé, az első tíz sorrendjét pedig Daniel Ricciardo, Lance Stroll, Alexander Albon és Pierre Gasly tette teljessé. Rajt vasárnap 15 óra 10 perckor.
Az időmérő végeredménye:
| No. | Pilóta | Csapat | Q1 | Q2 | Q3 |
| 1. | Lewis Hamilton | MERCEDES | 1:19.514 | 1:19.092 | 1:18.887 |
| 2. | Valtteri Bottas | MERCEDES | 1:19.786 | 1:18.952 | 1:18.956 |
| 3. | Carlos Sainz | MCLAREN RENAULT | 1:20.099 | 1:19.705 | 1:19.695 |
| 4. | Sergio Perez | RACING POINT BWT MERCEDES | 1:20.048 | 1:19.718 | 1:19.720 |
| 5. | Max Verstappen | RED BULL RACING HONDA | 1:20.193 | 1:19.780 | 1:19.795 |
| 6. | Lando Norris | MCLAREN RENAULT | 1:20.344 | 1:19.962 | 1:19.820 |
| 7. | Daniel Ricciardo | RENAULT | 1:20.548 | 1:20.031 | 1:19.864 |
| 8. | Lance Stroll | RACING POINT BWT MERCEDES | 1:20.400 | 1:19.924 | 1:20.049 |
| 9. | Alexander Albon | RED BULL RACING HONDA | 1:21.104 | 1:20.064 | 1:20.090 |
| 10. | Pierre Gasly | ALPHATAURI HONDA | 1:20.145 | 1:19.909 | 1:20.177 |
| 11. | Daniil Kvyat | ALPHATAURI HONDA | 1:20.307 | 1:20.169 | |
| 12. | Esteban Ocon | RENAULT | 1:20.747 | 1:20.234 | |
| 13. | Charles Leclerc | FERRARI | 1:20.443 | 1:20.273 | |
| 14. | Kimi Räikkönen | ALFA ROMEO RACING FERRARI | 1:21.010 | 1:20.926 | |
| 15. | Kevin Magnussen | HAAS FERRARI | 1:20.869 | 1:21.573 | |
| 16. | Romain Grosjean | HAAS FERRARI | 1:21.139 | ||
| 17. | Sebastian Vettel | FERRARI | 1:21.151 | ||
| 18. | Antonio Giovinazzi | ALFA ROMEO RACING FERRARI | 1:21.206 | ||
| 19. | George Russell | WILLIAMS MERCEDES | 1:21.587 | ||
| 20. | Nicholas Latifi | WILLIAMS MERCEDES | 1:21.717 |
