Der Erste, der sich zur letzten freien Stunde auf dem Autodromo Nazionale di Monza blicken liess, war Marcus Ericsson. Der Schwede rückte in einem neuen Chassis und mit neuem Getriebe und Motor aus, nachdem er Tags zuvor im zweiten freien Training einen harten Crash hatte einstecken müssen, bei dem sein Renner zu Bruch gegangen war. Ericsson, dessen Heckflügel nicht richtig funktioniert hatte, hatte Glück im Unglück und kam mit einem Schrecken davon, wie der Check im Streckenkrankenhaus ergab. Für die erste Rundenzeit sorgte jedoch ein anderer Fahrer: McLaren-Star Fernando Alonso ging es mit 1:25,734 min allerdings gemächlich an. Sein Teamkollege Stoffel Vandoorne zog gleich mit, blieb aber auf der ersten Runde rund eine Sekunde langsamer als der zweifache Weltmeister. Letzterer war auch der Erste, der sich einen Schnitzer erlaubte: Am Ende der Start-Ziel-Geraden musste der Asturier den Notausgang nehmen, weshalb sein Teamkollege kurzfristig die Spitzenposition auf dem Zeitenmonitor übernahm. Es dauerte drei Minuten, bis mit Nico Hülkenberg ein dritter Pilot eine gezeitete Runde gedreht hatte. Der Renault-Pilot aus Emmerich blieb mehr als vier Zehntel langsamer als Alonso – auch weil er es dem McLaren-Routinier gleichtat und nach der langen Start-Ziel-Geraden geradeaus fuhr. Kurz darauf leistete der Deutsche Wiedergutmachung und verkürzte seinen Rückstand auf 71 Tausendstel, obwohl Alonso die Bestmarke auf 1:23,903 min drückte. Kaum gesellten sich die Ferrari-Stars Kimi Räikkönen und Sebastian Vettel auf den superweichen Reifen dazu, purzelten die Zeiten. Erst setzte sich der Finne mit 1:21,484 min an die Spitze, kurz darauf schaffte er es in 1:21,399 min um die Highspeed-Piste. Lewis Hamilton, der auch auf den weichsten Slicks unterwegs war, reihte sich zunächst auf Position 2 ein, doch damit gab sich der ehrgeizige Brite nicht zufrieden. Mit 1:21,392 min schaffte er die 5,793 km sieben Tausendstel schneller als der Iceman. Zur Halbzeit hatten bis auf Sergio Pérez alle GP-Stars mindestens eine gezeitete Runde geschafft. Der 28-Jährige aus Guadalajara rückte kurz darauf aber auch zur ersten Zeitenjagd aus und schaffte auf Anhieb die bis dato zehntschnellste Runde. Vettel, dessen erste Versuche durch Verbremser in der ersten Kurve fehlschlugen, übernahm 20 Minuten vor dem Ende mit 1:21,035 min die Spitzenposition. Der vierfache Champion verbesserte sich gleich darauf auf 1:20,509 min, während sein Landsmann Hülkenberg die Box ansteuern musste, weil sein Heckflügel nicht mehr zuklappen wollte. Der Renault-Star hatte mehr Glück als Ericsson, er bemerkte den Fehler rechtzeitig, um einen Crash zu vermeiden. In den letzten zehn Minuten gab auch das Mercedes-Duo wieder Gas, allerdings kamen weder Hamilton noch Valtteri Bottas an die Bestzeit des Ferrari-Helden an der Spitze heran. Hamilton erkundigte sich daraufhin über Boxenfunk, an welcher Stelle er vergleichsweise langsamer als sein Titelkontrahent unterwegs war und sein Renningenieur teilte ihm mit, dass der 31-Jährige im Ferrari in der Variante Ascari flotter war. Vettel verbesserte die Bestmarke auf 1:20,509 min, womit er 81 Tausendstel schneller als Hamilton und 0,173 sec schneller als sein Ferrari-Stallgefährte Räikkönen blieb. Hinter den schnellsten Drei komplettierten Bottas, Max Verstappen, Kevin Magnussen, Esteban Ocon, Daniel Ricciardo, Charles Leclerc, Romain Grosjean, Pérez, Pierre Gasly, Carlos Sainz, Sergey Sirotkin, Lance Stroll, Ericsson, Alonso, Vandoorne Hülkenberg und Brendon Hartley die Zeitenliste.