Ahogy azt az FIA előre bejelentette, a harmadik szabadedzés csúszása miatt 15 perccel később kezdődött az időmérő edzés is, és bár a helyszínen egyesek már azt számolgatták, hány piros zászlós leállás fér bele a kvalifikációba, hogy még a bakui naplemente előtt befejeződjön, végül nem kellett aggódni a sötétedés miatt.

A Q1-et azonban nem úszta meg piros zászló nélkül a mezőny, Lance Stroll ugyanis összetörte az Aston Martint. A kanadai gyors egymásutánban kétszer ütközött a falnak, először a 7-es kanyarban, ahonnan még vissza tudott tolatni, majd a következő kör elején a 2-esben, ekkor viszont már komolyabb sérüléseket szerzett az autó, és az első vezetőszárnya is a pályán maradt. A leállás után két és fél perce maradt a mezőnynek egy utolsó hajrára, a veszélyzónában lévő Valtteri Bottasnak pedig sikerült felküzdenie magát a 15., még éppen továbbjutóhelyre, ezzel elkerülve, hogy 2015 után először essen ki egy időmérő első szakaszában. Noha a finn folytatni tudta, Stroll társaságában a két Williams és a két Haas már nem – Mick Schumacher végzett az utolsó helyen.

Az első szakaszban Max Verstappen futotta a legjobb köridőt, a másodikban pedig a másik Red Bull, Sergio Perez. A Q2 is hozott egy hibázó Aston Martint, Sebastian Vettel azonban vissza tudott állni szintén a 7-es kanyar falának eltalálása után, ráadásul még tovább is jutott a következő körbe. Lewis Hamilton is kiesésveszélyben volt, de a csapattársától kapott szélárnyéktól is segítve elkerülte ezt, Lando Norris viszont egy hiba után csak 11. lett, s mindkét McLaren búcsúzott.

A Q3 első gyorskörei bizonyították, hogy a két élcsapat négy versenyzője közül bárki nyerhet, hiszen Carlos Sainz 47 ezreddel vezette ekkor a sort csapattársa előtt, szorosan követve a két Red Bull által. A második menetek során azonban Sainz hibázott, nem tudott javítani, üldözői viszont mindannyian igen: ennek eredményeként Leclerc 1:41,359-es körével újabb pole-pozíciót szerzett, mögé Perez és Verstappen sorolt be, Sainz pedig végül csak a negyedik helyre kvalifikált a vasárnapi rajtrácson. Russell, Gasly, Hamilton, Tsunoda, Vettel és Alonso teszik teljessé az első tízet.

Hamilton 7. helyezése még veszélyben volt az időmérő leintésének pillanatában, vizsgálni kezdte ugyanis a britet az FIA a Q2-ben való túl lassú haladás miatt, amivel a McLaren párosát tartotta fel.

Az Azeri Nagydíj vasárnap szokatlanul korai időpontban, közép-európai idő szerint 13 órakor startol.