
Antonelli pri Mercedesu je pri rosnih 19 letih v Šanghaju osvojil svoj prvi najboljši štartni položaj.
George Russell se je kvalificiral kot drugi, čeprav je imel v začetku tretjega dela kvalifikacij težave s pogonskim sklopom. Med poskusom osvojitve zaporednih najboljših štartnih položajev se je Russell ustavil na stezi in čeprav mu je uspelo dirkalnik znova spraviti v pogon, ni mogel menjavati prestav. Britanec se je moral tako privleči nazaj v bokse.
Antonelli je tretji del kvalifikacij odprl s časom 1:32,322 in ga kasneje izboljšal na 1:32,064 ter tako postavil zahteven mejnik, ki so ga morali ostali dirkači premagati. Lewis Hamilton se je sprva najbolj približal in postavil čas, ki je bil 0,315 sekunde počasnejši, a se je Russell uspel vrniti na stezo za zadnji krog v zadnji minuti. Tako je bil Antonelli pred mučnim čakanjem – ki se je obrestovalo, saj je bil Russell 0,222 sekunde počasnejši in je s tem Mercedesu zagotovil prvo štartno vrsto. Hamilton in Charles Leclerc sta si zagotovila drugo štartno vrsto za Ferrari, medtem ko sta bila oba McLarna v tretji vrsti; Oscar Piastri je v boju za peto štartno mesto prehitel Norrisa za 0,06 sekunde.
Pierre Gasly je prekinil barvne kombinacije po vrstah, saj je v kvalifikacijah prehitel oba Red Bulla, ki sta se precej mučila, saj je Max Verstappen za najboljšim štartnim položajem zaostal skoraj sekundo. Nizozemec je zasedel osmo mesto, pred moštvenim kolegom Isackom Hadjarjem in dirkačem Haasa Oliverjem Bearmanom. Nico Hulkenberg je drugi del kvalifikacij zgrešil za pičle 0,002 sekunde, medtem ko je Franco Colapinto zaostal še dodatnih 0,003 sekunde, tako da sta oba za las zapravila priložnost, da bi Hadjarja izrinila iz prve deseterice. Esteban Ocon je bil 13. najhitrejši, vendar je njegove poskuse izboljšanja preprečila pozna rumena zastava; to je vplivalo tudi na dvojico pri ekipi Racing Bulls, Liama Lawsona in Arvida Lindblada, ki sta prav tako izpadla v drugem delu kvalifikacij. Lindblad se je v prvem delu kvalifikacij izognil izpadu, potem ko je zapeljal v bokse zaradi težave, a je novinec dobil zeleno luč za nadaljevanje. Krivec za rumeno zastavo je bil Gabriel Bortoleto, za katerega je kazalo, da bo izboljšal svoje 16. mesto, preden se je v zadnjem ovinku divje zavrtel. Ko je zadek zablokiral, je dirkača Audija odneslo v nenadzorovano drsenje proti zaščitni ogradi – čeprav ga je peščena past dovolj upočasnila, da je bil udarec v zid le manjši. Za Carlosa Sainza je na kratko kazalo, da se je prebil v drugi del kvalifikacij, in se je po svojem zadnjem krogu povzpel na 14. mesto, a je kmalu začel drseti nazaj v območje izpada, ko so Lindblad, Colapinto in Bortoleto izboljšali svoje kroge. Tako je v šprinterskih kvalifikacijah in kvalifikacijah za dirko izpadlo istih šest dirkalnikov; izpadel je tudi Alex Albon, ki je svoj nastop označil za »obupen«, saj so se težave Williamsa nadaljevale. Fernando Alonso si je zagotovil 19. štartno mesto, medtem ko je Valtteri Bottas pri Cadillacu v kvalifikacijah premagal Lanca Strolla. Sergio Perez, ki je imel ves konec tedna težave z zanesljivostjo, je pristal na samem začelju.