阿塞拜疆大奖赛排位赛采取三节淘汰制，并依序在Q1以18分钟、Q2以15分钟淘汰最慢的5位车手，Q3的12分钟决定决赛杆位与前10起跑顺位。

虽然巴库市开赛时处于气温摄氏28度、赛道温度摄氏37度的理想环境，但在封街赛道容易产生变数下，各队很快的在开赛3分钟内让车手上场展开暖胎圈，并由霍肯伯格在车阵中以1分45秒473开场，领先集团则是很快的将成绩推进至1分43秒，并在完成首轮测时后由佩雷兹暂居领先。

之后场中虽出现车手打滑而让赛场数次短暂出示黄旗，但勒克莱尔仍在倒数6分钟时率先进入1分42秒，开赛时使用中性胎温存战力的梅奔车队也在此时换上软胎回到赛场，并很快的以前五名的圈速卡位。

由最早进入1分42秒的勒克莱尔居首的Q1在最后爆出最大冷门：诺里斯在第一计时段的表现不佳不仅让他被迫放弃最后一个计时圈，也让他必须从队伍后段的第17名起跑，除了诺里斯外，里卡多、博塔斯、将因更换动力单元零组件罚退的周冠宇和赛车持续有问题的奥康也加入第一波淘汰名单。 周冠宇成绩排名第19，不过最终还是被罚退最后起步。

也许是受到诺里斯爆冷淘汰的冲击，皮亚斯特里虽在Q2开赛后很快的展现竞争力交出比Q1更佳的成绩，不过红牛车队在此时发动一波强烈攻势包下前两名，且在Q1不断抱怨赛车反应的维斯塔潘已与1分41秒相差无几。

由维斯塔潘、勒克莱尔、佩雷兹三强鼎立的Q2虽由代班车手比尔曼、角田裕毅、加斯利、霍肯伯格与斯特罗尔成为第二波淘汰车手，但也出现了科拉平托以第六名晋级的最大惊喜，使威廉姆斯车队成为Q3的搅局者。

作为杆位争夺战的Q3由拉塞尔以1分41秒962开场，皮亚斯特里、勒克莱尔、塞恩斯等人很快的刷新塞恩斯的成绩攻上前三名，佩雷兹、维斯塔潘的首圈皆因发生状况反比Q2慢上不少而仅名列第五、第六。

而在各车手于倒数3分钟回到赛道时，威廉姆斯车队发生未将阿尔本的动力单元辅助冷却系统卸除的状况，虽然阿尔本在离开维修区后花了一番工夫后成功卸除冷却系统，但威廉姆斯车队也将因这次的不安全放车接受赛会调查。

在多数车手的成绩大多没有显着提升下，将个人最快单圈往前推进的勒克莱尔以1分41秒365成绩夺下将于北京时间15日19:00举行的51圈决赛的杆位起跑位置，皮亚斯特里以落后0.321秒抢下另一个头排位置，使出现两极成绩的麦队得漏夜考虑决赛战术，其他Q3车手的排名依序为塞恩斯、佩雷兹、拉塞尔、维斯塔潘、汉密尔顿、阿隆索、科拉平托与阿尔本。