Druga sesja treningowa przed GP Walencji rozpoczęła się w podobnych warunkach do porannej, a zawodnicy tradycyjnie zaraz po zapaleniu się zielonego światła wyruszyli na okrążenia instalacyjne. Jednak tym razem czasy okrążeń zaczęto wykręcać od samego początku treningu. Pierwszym kierowcą z zaliczonym czasem okrążenia był Romain Grosjean, a chwilę później dołączyli do niego kierowcy Saubera i Marusii.

Czasy praktycznie od samego początku były lepsze od porannych, a Jenson Button już na drugim kółku pobił poranny rezultat Maldonado. Mark Webber zgłosił na swoich pierwszych okrążeniach problem ze zrzucaniem biegów, jednak kontynuował jazdę. Chwilę później Maldonado ponownie powrócił na czoło tabeli, a za niego wskoczył Alonso.

Kierowcy McLarena pozazdrościli jednak Wenezuelczykowi i kilka minut później wskoczyli na pierwsze dwa miejsca. Hamilton na pierwsze z czasem 1:40,397, a Button na drugie z czasem 1:40, 552. Tor poprawiał się z każdą chwilą i kierowcy tasowali się na czele tabeli. Tymczasem po 15 minutach jedynymi kierowcami, którzy nie wyjechali na tor byli zawodnicy Mercedesa.

Powszechnymi problemami w dalszym ciągu były zablokowane przednie opony. Doświadczyli tego w szczególności kierowcy Saubera i McLarena, jednak również inne ekipy borykały się z tym problemem. Michael Schumacher i Nico Rosberg pojawili się na torze 20 minut po rozpoczęciu sesji. 7-krotny mistrz świata już na drugim okrążeniu wskoczył na siódmą lokatę z czasem 1:40,506. Z ciekawostek technicznych wartym odnotowania faktem był powrót Williamsa do starszej wersji wydechu, a porzuceniu rozwiązania wprowadzonego w pierwszym treningu.

Po pierwszej fazie treningu, gdy większość zawodników przejechała około 8 okrążeń, przyszedł czas na zjazd do garażu i przygotowania do długich wyjazdów symulujących wyścig. Na torze pozostawali jedynie kierowcy Mercedesa, nadrabiający stracony czas z początku sesji. Schumacher ostatecznie wskoczył na pierwsze miejsce z czasem 1:40,169, jednak pod koniec przejazdu zgłaszał problemy z prowadzeniem jego bolidu.

Po 25 minutach treningu nad torem w Walencji wyszło słońce, co niesamowicie szybko podgrzało asfalt do niemal 40 stopni. Na torze pojawił się Jenson Button na miękkich oponach. Chwilę przed tym na pierwszą lokatę wskoczył Rosberg, bijąc Schumachera o zaledwie 0,015s.

Button dzięki miękkiej mieszance jako pierwszy zszedł poniżej 1:40 z czasem 1:39,990, a okrążenie to było około 0,4 sekundy szybsze o tego ustanowionego na średniej mieszance.Mimo to Rosberg nie zamierzał odpuszczać na średnich oponach i poprawił czas Anglika o 0,064s.

Na niecałą godzinę przed końcem sesji okazało się, iż nie wszyscy kierowcy przystąpili do długich przejazdów, a wybrało taktykę założenia miękkich opon i wykręcenia na nich jak najlepszego czasu. Ścieżką tą podążyło również Ferrari i Alonso znalazł się na szczycie tabeli z czasem 1:39,733. Dalsze bicie czasów utrudnił Pedro de la Rosa, który rozbił się w drugim sektorze toru. Hiszpańscy porządkowi nie najlepiej radzili sobie z usunięciem rozbitego bolidu, jednak po kilku minutach wszystko wróciło do normy.

Po wypadku Pedro, na tor wyjechał Schumacher i wykręcił najlepszy w tej chwili czas, 1:39,601. Kierowcy Lotusa spędzili niemal godzinę na niezbyt szybkich przejazdach, by wskoczyć na 3 i 6 miejsce. Trzeci był Grosjean, a szósty Raikkonen. Tymczasem Vettel na miękkiej mieszance pojawił się na pierwszym miejscu, z czasem 1:39,334. Za jego plecami nastąpiło duże przetasowanie zawodników, co spowodowało spadek zawodników Lotusa na dalsze miejsce.

Ostatecznie pierwszymi kierowcami wykonującymi typowy długi przejazd byli Alonso i Button na pół godziny przed końcem sesji. Reszta później również zdecydowała się na ten krok, po dość dużej ilości szybkich kółek na miękkich oponach. Na dwadzieścia minut przed końcem sesji już nikt nie zajmował się kręceniem jak najlepszego czasu. Symulacje wyścigu nieźle wypadały naprawdę bardzo podobnie w przypadku każdego zespołu, także dopiero dogłębna analiza czasów po sesji pozwoli na jakiekolwiek wyroki co do tempa ekip. W atmosferze symulowania długich przejazdów trening dobiegł do końca i nikt już nie był w stanie poprawić czasu Vettela.

	P. Nr Kierowca Bolid Opony Czas okr. Strata Odstęp Okr. 1. 1 Sebastian Vettel Red Bull RB8 1:39,334 - - 33 2. 12 Nico Hulkenberg Force India VJM05 1:39,465 0,131 0,131 32 3. 14 Kamui Kobayashi Sauber C31 1:39,595 0,261 0,130 20 4. 7 Michael Schumacher Mercedes F1 W03 1:39,601 0,267 0,006 27 5. 19 Bruno Senna Williams FW34 1:39,644 0,310 0,043 34 6. 11 Paul di Resta Force India VJM05 1:39,700 0,366 0,056 32 7. 5 Fernando Alonso Ferrari F2012 1:39,733 0,399 0,033 34 8. 10 Romain Grosjean Lotus E20 1:39,868 0,534 0,135 33 9. 2 Mark Webber Red Bull RB8 1:39,901 0,567 0,033 30 10. 8 Nico Rosberg Mercedes F1 W03 1:39,926 0,592 0,025 32 11. 9 Kimi Raikkonen Lotus E20 1:39,945 0,611 0,019 34 12. 3 Jenson Button McLaren MP4-27 1:39,990 0,656 0,045 33 13. 18 Pastor Maldonado Williams FW34 1:40,075 0,741 0,085 29 14. 4 Lewis Hamilton McLaren MP4-27 1:40,147 0,813 0,072 25 15. 6 Felipe Massa Ferrari F2012 1:40,244 0,910 0,097 35 16. 15 Sergio Perez Sauber C31 1:40,511 1,177 0,267 29 17. 21 Witalij Pietrow Caterham CT01 1:40,963 1,629 0,452 20 18. 16 Daniel Ricciardo Toro Rosso STR7 1:41,121 1,787 0,158 32 19. 20 Heikki Kovalainen Caterham CT01 1:41,197 1,863 0,076 38 20. 17 Jean-Eric Vergne Toro Rosso STR7 1:41,263 1,929 0,066 29 21. 24 Timo Glock Marussia MR01 1:42,424 3,090 1,161 21 22. 25 Charles Pic Marussia MR01 1:42,958 3,624 0,534 30 23. 23 Narain Karthikeyan HRT F112 1:44,201 4,867 1,243 33 24. 22 Pedro de la Rosa HRT F112 1:44,260 4,926 0,059 12
107% najlepszego czasu: 1:46,287

Pogoda na koniec sesji
Temperatura toru: 40°C
Temperatura powietrza: 25°C
Prędkość wiatru: 3,3 m/s
Wilgotność powietrza: 61%
Sucho