El bicampeón del mundo mejoró en cuatro posiciones su actuación de la primera tanda y se quedó a 0.445 segundos de Button, lo que permitió al inglés mantener el dominio de la escudería de Woking a pesar de la reacción de los Red Bull y de sufrir al final de la sesión fallos de fiabilidad. El vigente campeón del mundo, que el año pasado se llevó el triunfo en el Otódromo de Istanbul Park, se hizo con el mejor tiempo, mejorando su segunda plaza matinal, con 1:28.280, y superando a los Red Bull de Webber y Vettel, colíderes del Mundial.
Los pilotos de la marca de bebidas energéticas mejoraron con respecto a la mañana y se hicieron con la segunda y la tercera posición por delante de Lewis Hamilton, que había sido el más veloz en los primeros noventa minutos. La quinta plaza fue para un Alonso que pudo superar a los MercedesGP, que habían brillado en la primera tanda. Nico Rosberg fue sexto y el heptacampeón del mundo, Michael Schumacher, séptimo. También Renault bajó el rendimiento con la octava y novena plaza de Kubica y Petrov.
Del resto de españoles, el veterano Pedro de la Rosa (BMW-Sauber) fue decimocuarto y Jaime Alguersuari (Toro Rosso), decimoctavo. La sesión estuvo marcada por los trompos de Liuzzi y Massa, tricampeón en tierras otomanas, en la famosa curva 8, donde en la sesión matinal se estrelló Sutil.