È di Nico Rosberg e della Mercedes, dotata dei nuovi scarichi ribassati e del sistema "F-Duct", il primato nel primo turno di prove libere del Gran Premio d Europa. Sul circuito cittadino di Valencia, il tedesco ha ottenuto il tempo di 1’41”175, più di un decimo migliore di quello di Lewis Hamilton e due decimi più veloce di Jenson Button. I motori V8 della Mercedes occupano quindi le prime tre posizioni.
Molto bene è andato Robert Kubica, quarto a mezzo secondo con la Renault. Il polacco ha preceduto la prima delle due Ferraru F10B, quella di Felipe Massa, che è stato un secondo più lento di Rosberg. Alonso si è invece classificato nono a un secondo e due decimi. Lo spagnolo ha preceduto Michael Schumacher, al debutto sul circuito cittadino di Valencia, e le Red Bull di Mark Webber e Sebastian Vettel.
Tonio Liuzzi ha chiuso col 14esimo tempo, mentre Jarno Trulli è 22esimo, staccato di 6 secondi. La sessione è stata fermata per alcuni minuti: la Hispania-Cosworth del brasiliano Bruno Senna aveva perso uno specchietto retrovisore, che è stato ridotto in frantumi da un'altra monoposto, ed è stato dunque necessario pulire l'asfalto.


La classifica della prima sessione di prove libere

 1.  Rosberg        Mercedes                in 1’41”175            
 2.  Hamilton       McLaren-Mercedes            a 0”164   
 3.  Button         McLaren-Mercedes            a 0”208   
 4.  Kubica         Renault                     a 0”540   
 5.  Massa          Ferrari                     a 1”007   
 6.  Vettel         Red Bull-Renault            a 1”041   
 7.  Webber         Red Bull-Renault            a 1”100   
 8.  Schumacher     Mercedes                    a 1”137   
 9.  Alonso         Ferrari                     a 1”246   
10.  Barrichello    Williams-Cosworth           a 1”288   
11.  Hulkenberg     Williams-Cosworth           a 1”532   
12.  Petrov         Renault                     a 1”787   
13.  Buemi          Toro Rosso-Ferrari          a 2”135   
14.  Liuzzi         Force India-Mercedes        a 2”205   
15.  de la Rosa     Sauber-Ferrari              a 2”222   
16.  di Resta       Force India-Mercedes        a 2”262   
17.  Kobayashi      Sauber-Ferrari              a 2”554   
18.  Alguersuari    Toro Rosso-Ferrari          a 3”008   
19.  Kovalainen     Lotus-Cosworth              a 3”316   
20.  Glock          Virgin-Cosworth             a 4”478   
21.  Senna          HRT-Cosworth                a 5”948   
22.  Trulli         Lotus-Cosworth              a 6”110   
23.  Klien          HRT-Cosworth                a 6”168   
24.  di Grassi      Virgin-Cosworth             a 6”181