Valtteri Bottas lideró la segunda sesión de entrenamientos libres por delante de Lewis Hamilton, mientras que el fuerte comienzo de Renault en Sochi continuó mientras Red Bull sufrió.
Las flechas de planta dominaron la sesión tal y como acostumbran, pero se llevaron algún que otro susto cuando montaron los blandos al final de la sesión, destacando la salida que sufrió Hamilton en la curva 13 que casi le hace acabar contra el muro. Max Verstappen fue el Red Bull más rápido tan sólo en la séptima posición, pero también hizo un trompo mientras intentaba una segunda simulación de clasificación en la sesión.
Después de que Romain Grosjean y Lando Norris marcaran el ritmo durante los primeros compases, Bottas y Hamilton se pusieron al frente de los tiempos con un 1:36.065 y un 1:34.890 respectivamente en sus primeras vueltas con neumáticos duros y medios (también respectivamente). Daniel Ricciardo se puso por delante de Bottas durante su primer stint con neumáticos medios antes de que los pilotos de Mercedes montaran los blandos a poco más de 20 minutos de que acabase la sesión.
Bottas mejoró con un 1:33.883 pero Hamilton rápidamente lo mejoró con un 1:33.786. Los dos líderes del campeonato volvieron a la pista para una segunda simulación de clasificación con los blandos, donde ambos mostraron un ritmo rápido pero cometieron errores. Hamilton acababa de marcar los mejores tiempos en los dos primeros sectores y estaba 0,7 segundos por encima de su mejor tiempo cuando se fue largo en la curva 13, tal y como le sucedió a varios pilotos en el día de hoy. El hexacampeón del mundo tuvo que reducir drásticamente la velocidad para evitar chocar contra las barreras y volvió a los boxes.
Bottas hizo los mejores tiempos en los dos primeros sectores, que mantuvo hasta el final de la sesión, y estaba también 0,7s por encima de la marca de Hamilton antes de perder medio segundo en el tercer sector, pero fue capaz de completar la vuelta en 1:33.519 y asegurarse el primer puesto, que mantuvo hasta el final de la sesión, manteniéndose 0,267 segundos por delante de su compañero de equipo.
El resto de la parrilla siguió a Mercedes para completar sus simulacros de calificación, con Ricciardo en la tercera posición 1,058 segundos más lento que el tiempo de Bottas, tras su segunda posición en los libres 1 en una pista que se ajusta al paquete de Renault. Carlos Sainz volvió a la acción después de que su golpe en la FP1 le costara la mayor parte de la sesión de apertura del día, y se puso cuarto con el McLaren, colocándose por delante de Norris, con Sergio Pérez sexto.
Verstappen terminó séptimo como resultado de su mejor vuelta completa, ya que realizó un segundo intento en el que mejoró en los dos primeros sectores pero se perdió el coche en la salida de la curva 14, trompeando y volviendo al pitlane. Charles Leclerc y Sebastian Vettel fueron octavo y décimo respectivamente. Esteban Ocon se coló entre los dos Ferrari, con Alex Albon en la 12ª posición en el otro Red Bull.
Después de completar las simulaciones de calificación, los equipos realizaron tandas largas en las que ambos pilotos de Mercedes tuvieron problemas. Hamilton volvió a bloquear fuertemente su neumático delantero izquierdo en la curva 13, esta vez con neumáticos medios, y tuvo que usar la escapatoria, aunque a una velocidad menor y sin la amenaza de chocar con las barreras antes de seguir su camino.
Bottas también tuvo que interrumpir su tanda en los duros, ya que reportó algo pegado en su cabina, posiblemente un pedazo de cinta, a su mano izquierda, que interrumpió la forma en que podía girar a la derecha. Entró en boxes y Mercedes ajustó su cabina en el pitlane antes de continuar.
