Fél óra csúszással kezdődött a Portugál Nagydíj időmérő edzése, miután még a harmadik szabadedzésen meglazult az egyik csatornafedél. A munkálatok és az ellenőrzések az időmérő kezdetéig nem fejeződtek be, ezért az FIA 14:30-ra halasztotta a kvalifikáció kezdetét. 

Az időmérő edzésre Valtteri Bottas, a Mercedes versenyzője hangolt a legjobban: a finn pilóta mindhárom szabadedzést megnyerte, azonban a Red Bullnak sem volt nagy a hátránya az utolsó tréningen. 

A Q1-ben George Russell az utolsó pillanatban szorította ki Kimi Räikkönent, az Alfa Romeo versenyzőjét a továbbjutó helyről, így a Williams brit tehetségének ismét sikerült a bravúr, és továbbjutott a Q2-be. 

Az időmérő első etapjában Räikkönen mellett csapattársa, Antonio Giovinazzi, a két Haas: Romain Grosjean és Kevin Magnussen, valamint Nicholas Latifi, a Williams másik pilótája búcsúzott.

A Q2-ben a Mercedesek és a Ferrarik az első gyorskörüket közepes keverékekkel teljesítették, a Ferrari pedig a második próbálkozása alkalmával is a közepesekkel küldte pályára mindkét autóját. Charles Leclerc-nek sikerült a továbbjutás, azonban Vettel számára csak a 15. helyre volt elég az időeredménye. Vettel csapatrádión arra panaszkodott, hogy nem sikerült megfelelő hőmérsékletre hoznia az abroncsokat, ezért nem sikerült javítania. 

A második etap végén Daniel Ricciardo csúszott ki, ami miatt sárga zászló lépett életbe, azonban ez végül nem befolyásolta senki továbbjutását. Ricciardo autóját azonban javítani kellett, miután az ausztrál a hátsó szárnyával érintette a gumifalat, így a csapat a Q3-ban nem is tudta pályára küldeni versenyzőjét.  

Leclerc kivételével mindenki lágy gumikkal teljesítette leggyorsabb körét a Q2-ben, ezért a monacói lesz az egyetlen, aki a top 10-ből a közepes Pirellikkel rajtol majd a holnapi versenyen. 

A Q2-ben Vettel előtt a további kiesők Esteban Ocon, Lance Stroll, Daniil Kvyat és George Russell voltak.

A Q3-ban Hamilton a közepes abroncsokkal az élre ugrott, azonban Bottas nem hagyta magát, és szintén a közepes gumikkal átvette a vezetést csapattársától. 

A véghajrában Verstappen feljött a 2. helyre, azonban Hamilton ekkor még gyorskörön volt, ő ugyanis elindult egy második körre: a brit az utolsó utáni pillanatban megszerezte az első rajtpozíciót, és 1 tizedmásodperccel megelőzte csapattársát. 

A 3. helyen zárt így végül Max Verstappen a Red Bull-lal, Leclerc pedig a 4. helyen, 4 tizedmásodperccel Hamilton mögött. Az 5. pozícióból Sergio Perez, a Racing Point pilótája rajtolhat majd, 6. lett Alexander Albon a Red Bull-lal, majd a két McLaren következik a sorban Carlos Sainzcal és Lando Norrisszal. 

A 9. pozíciót Pierre Gasly szerezte meg az AlphaTaurival, a 10. pedig Daniel Ricciardo lett, aki a Q3-ban nem tudott gyorskört teljesíteni az autó sérülése miatt.