Na de eerste serie runs voerde Dorian Boccolacci de tijdenlijst aan maar in de slotminuten gingen de rijders nogmaals naar buiten voor een ultieme poging een snel rondje neer te zetten. Dat lukte Aitken uitstekend. Met nog een minuut op de klok zette de Renault Academy-rijder een 1.34.187 op de klok. Daar kwam ART GP-teamgenoot Nirei Fukuzumi niet meer aan. De Japanner, de snelste man uit de vrije training, moest genoegen nemen met P2.

Boccolacci voorkwam een ART 1-2-3 door Mercedes Junior George Russell voor te blijven. Leonardo Pulcini completeerde de top-5, gevolgd door nieuwbakken Haas-ontwikkelingsrijder Arjun Maini. Giuliano Alesi, Alessio Lorandi, Marcos Siebert en Anthoine Hubert maakten de top-tien vol. Steijn Schothorst begint de eerste race van het seizoen vanaf de dertiende stek.

Uitslag kwalificatie GP3 2017 Barcelona

Pos	Coureur	Team	Tijd	Verschil
1	Jack Aitken	ART Grand Prix	1'34.187
2	Nirei Fukuzumi	ART Grand Prix	1'34.358	0.171
3	Dorian Boccolacci	Trident	1'34.380	0.193
4	George Russell	ART Grand Prix	1'34.468	0.281
5	Leonardo Pulcini	Arden International	1'34.602	0.415
6	Arjun Maini	Jenzer Motorsport	1'34.685	0.498
7	Giuliano Alesi	Trident	1'34.708	0.521
8	Alessio Lorandi	Jenzer Motorsport	1'34.720	0.533
9	Marcos Siebert	Campos Racing	1'34.788	0.601
10	Anthoine Hubert	ART Grand Prix	1'34.866	0.679
11	Niko Kari	Arden International	1'34.964	0.777
12	Raoul Hyman	Campos Racing	1'35.031	0.844
13	Steijn Schothorst	Arden International	1'35.041	0.854
14	Santino Ferrucci	DAMS	1'35.070	0.883
15	Julien Falchero	Campos Racing	1'35.088	0.901
16	Ryan Tveter	Trident	1'35.224	1.037
17	Kevin Jörg	Trident	1'35.423	1.236
18	Tatiana Calderon	DAMS	1'35.613	1.426
19	Bruno Baptista	DAMS	1'35.851	1.664