A német pilóta fél másodperccel bizonyult gyorsabbnak bizonyult, mint a második helyezett Lewis Hamilton. Michael Schumacher a harmadik helyen végzett, ám az első rajtsorból indulhat, mivel Hamiltont sebességváltó csere miatt a hetedik pozícióba sorolják hátra.
Miközben egyik német pilóta pályafutása első pole pozícióját ünnepelheti, egy másik német versenyző katasztrofális eredményt ért el, 2011 világbajnoka, Sebastian Vettel csak a 11. helyre állhat fel a rajtrácsra.
Rosberg vezetésével a Mercedes már az időmérő edzés második szabadedzésén az első két helyen végzett, majd a harmadik etap elején 1:35.121-es időt elérve Rosberg megközelíthetetlen volt. A német pilóta már több, mint egy perccel az edzés leintése előtt kiszállt autójából és mérlegelésre ment, miközben a mezőny többi része próbált javítani idején.
Hamiltonnak sikerült a két Mercedes közé kerülnie, habár a rajtrácson nem állhat fel az első sorba. Büntetésével Kamui Kobayashi a harmadik helyre lép előre, miután a japán pilóta a negyedik helyen zárta az időmérő edzést.
Vettel távol került egymás utáni negyedik sanghaji pole pozíciójától, a 2009-es Brazil Nagydíj óta nem ért el ilyen rossz eredményt a német pilóta.
A kétszeres világbajnok egy másik kipufogó specifikációjú autóval ment, mint csapattársa, Mark Webber és csak 0.3 másodperccel volt lassabb az ausztrál pilótánál a második etapban, de ez a kis különbség az első és a 11. helyezett között volt. Vettelt Romain Grosjean szorította ki az első tízből és utolsó próbálkozására a német pilóta már nem tudott elég gyors lenni.
Jenson Button és Webber gyenge teljesítményt nyújtott a harmadik etapban, a két pilóta a hatodik és hetedik helyet szerezte meg Kimi Raikkönen Lotusa mögött.
A Malajziában remeklő Sergio Perez és Fernando Alonso az első etapba jutottak, a nyolcadik és kilencedik helyen zártak, a másik lotusos, Romain Grosjean előtt. Felipe Massa hasonló sebességet mutatott, mint Alonso, de a 12. helyen zárt.
A két Williams a hetedik soron osztozhat a két Force India előtt és miközben Jean-Eric Vergne nem jutott tovább az első etapból, Toro Rossós csapatársa, Daniel Ricciardo mellé állhat fel a rajtrácson.
A mezőny végén a szokásos sorrend alakult ki, a Caterham mögött a Marussia és a HRT végzett, a 107 százalékos szabályt mindenki teljesíteni tudta.
A Kínai Nagydíj vasárnapi, helyi idő szerint 15 órakor kezdődik Sanghajban.
Kínai Nagydíj – Időmérő végeredménye:
| Hely | Versenyző | Csapat | Idő | Körök |
| Q3 | ||||
| 1 | Nico Rosberg | Mercedes | 1’35.121 | 11 |
| 2 | Lewis Hamilton | McLaren | 1’35.626 | 14 |
| 3 | Michael Schumacher | Mercedes | 1’35.691 | 13 |
| 4 | Kamui Kobayashi | Sauber | 1’35.784 | 13 |
| 5 | Kimi Raikkönen | Lotus | 1’35.898 | 15 |
| 6 | Jenson Button | McLaren | 1’36.191 | 16 |
| 7 | Mark Webber | Red Bull | 1’36.290 | 14 |
| 8 | Sergio Perez | Sauber | 1’36.524 | 17 |
| 9 | Fernando Alonso | Ferrari | 1’36.622 | 17 |
| 10 | Romain Grosjean | Lotus | ———- | 15 |
| Q2 | ||||
| 11 | Sebastian Vettel | Red Bull | 1’36.031 | 11 |
| 12 | Felipe Massa | Ferrari | 1’36.255 | 14 |
| 13 | Pastor Maldonado | Williams | 1’36.283 | 14 |
| 14 | Bruno Senna | Williams | 1’36.289 | 14 |
| 15 | Paul di Resta | Force India | 1’36.317 | 14 |
| 16 | Nico Hülkenberg | Force India | 1’36.745 | 14 |
| 17 | Daniel Ricciardo | Toro Rosso | 1’36.956 | 14 |
| Q1 | ||||
| 18 | Jean-eric Vergne | Toro Rosso | 1’37.714 | 8 |
| 19 | Heikki Kovalainen | Caterham | 1’38.463 | 9 |
| 20 | Vitaly Petrov | Caterham | 1’38.677 | 7 |
| 21 | Timo Glock | Marussia | 1’39.282 | 10 |
| 22 | Charles Pic | Marussia | 1’39.717 | 10 |
| 23 | Pedro de la Rosa | HRT | 1’40.411 | 7 |
| 24 | Narain Karthikeyan | HRT | 1’41.000 | 10 |
