Los equipos estaban preparados para las inclemencias del tiempo, con tormentas que se acercaban rápidamente a Barcelona desde los Pirineos en el norte.
La sesión comenzó con neumáticos de seco, pero pronto se reportaron manchas de lluvia alrededor del Circuit de Barcelona-Catalunya.
Eso perturbó por completo los programas habituales de ejecución de los equipos en la FP3, con todos los pilotos saliendo corriendo de los pits cuando bajaba la bandera verde para conseguir un precioso rodaje en seco.
La mayoría de los pilotos fueron directamente a una carrera cronometrada de una sola vuelta para prepararse para la clasificación, con Verstappen de Red Bull liderando a su compañero de equipo Pérez por 0.250 s y el dúo de Mercedes Lewis Hamilton y George Russell detrás de ellos.
Los héroes locales Carlos Sainz y Fernando Alonso pronto dividieron a los pilotos de Mercedes, ocupando el cuarto y quinto lugar respectivamente.
Los aguaceros pronosticados llegaron debidamente en la marca de 10 minutos, golpeando primero el sector final restaurado.
El Logan Sargeant de Williams pareció quedar atrapado por la humedad en el ahora ultrarrápido giro final a la derecha, inicialmente corrigió un deslizamiento pero luego se desvió hacia la grava.
Sargeant salió con un daño mínimo en el lado izquierdo mientras golpeaba suavemente la pared, pero cuando la lluvia se intensificó, la bandera roja acabó con cualquier mejora adicional.
Después de un retraso de nueve minutos, la sesión volvió a tener bandera verde, pero los pilotos tardaron hasta pasada la media hora en aventurarse esporádicamente en una pista húmeda.
Lando Norris de McLaren asumió la tarea de realizar una vuelta de reconocimiento en los intermedios para comprobar las condiciones, mientras la lluvia parecía amainar.
Con 22 minutos para el final, la mayoría de los demás pilotos siguieron el ejemplo de Norris, ya que cualquier carrera intermedia podría resultar de gran valor para la calificación del sábado por la tarde y para el gran premio del domingo, con más lluvia potencial en el camino.
En los minutos finales, Lance Stroll hizo una excursión por la grava en la curva 6 en intermedios y Pierre Gasly se deslizó en la curva 7.
Mientras tanto, varios otros regresaron a los slicks suaves de Pirelli, acercándose a los tiempos de clima seco al final.
A pesar de que los dos primeros sectores se secaron, el tiempo de Verstappen en la cima nunca estuvo en duda, al frente de Pérez, Hamilton, Sainz y Alonso.
Russell fue sexto por delante de Leclerc, con Valtteri Bottas de Alfa Romeo, el hombre de AlphaTauri Yuki Tsunoda y Norris completando los 10 primeros después de vueltas rápidas individuales en seco.
Zhou fue 11º para Alfa Romeo, seguido por Nyck de Vries, Stroll de Aston Martin y el primer Haas de Nico Hulkenberg en 14º.
Oscar Piastri fue 15º para McLaren por delante de Esteban Ocon en la primera de los Alpinos. Cabeceó y Kevin Magnussen, Pierre Gasly como el dúo de Williams Alex Albon y Sargeant apuntalaron los tiempos.
