Tras el dominio de McLaren en la primera sesión de entrenamientos libres, sobre todo de Lewis Hamilton, esta segunda sesión ha servido para que la mayoría de los equipos haya probado tandas largas de simulación de carrera con los dos tipos de compuestos elegidos para este Gran Premio. En esta situación Sebastian Vettel ha demostrado que está al nivel de los McLaren y se ha llevado el mejor tiempo de los segundos libres.
A solo tres centésimas de su tiempo ha finalizado Lewis Hamilton. Al británico se le ve con ganas de recuperar parte del terreno perdido en las ultimas carreras y tras marcarse un autentico vueltón en la primera sesión ha conseguido rodar bastantes vueltas en esta segunda a un ritmo muy alto.
Sorprendentes también han sido los tiempos con neumáticos blandos del Mercedes de Michael Schumacher y el Ferrari de Felipe Massa que han terminado en tercera y cuarta posición respectivamente, ambos superando a Fernando Alonso. Nadie se explica la falta de rendimiento del Ferrari en una pista que se encontraba a más de cuarenta grados centígrados.
Por su parte, Jaime Alguersuari se ha situado decimocuarto, a más de segundo y medio del tiempo marcado por Sebastian Vettel. El barcelonés ha protagonizado una de las notas de color de la sesión cuando ha recibido una bronca por parte de Lewis Hamilton por una falta de entendimiento entre los dos pilotos en la parabólica. En esa misma curva el compañero de equipo en Toro Rosso ha tenido una salida de pista que ha terminado con el monoplaza del suizo contra las barreras, aunque afortunadamente sin consecuencias.
Como muestra de que esta sesión se ha utilizado más de cara a la carrera, debido a que la temperatura y el horario son parecidos al que viviremos durante el domingo, son las 40 vueltas que ha realizado Pastor Maldonado al volante del Williams. Aunque sin duda no han sido tan numerosas como el numero de pasadas de frenada en las dos variantes lentas. Algunos como Petrov incluso se han permitido poner de lado el monoplaza a la salida de la derecha-izquierda de Ascari.
Tiempos de los segundos libres del GP de Italia de F1 2011
| Pos | Piloto | Equipo | Tiempo | Dif | Vueltas |
| 1 | Sebastian Vettel | RBR-Renault | 1:24.010 | / | 37 |
| 2 | Lewis Hamilton | McLaren-Mercedes | 1:24.046 | 0.036 | 21 |
| 3 | Michael Schumacher | Mercedes | 1:24.347 | 0.337 | 39 |
| 4 | Felipe Massa | Ferrari | 1:24.366 | 0.356 | 33 |
| 5 | Fernando Alonso | Ferrari | 1:24.433 | 0.423 | 31 |
| 6 | Mark Webber | RBR-Renault | 1:24.468 | 0.458 | 32 |
| 7 | Jenson Button | MLaren Mercedes | 1:24.508 | 0.498 | 30 |
| 8 | Sergio Perez | Sauber-Ferrari | 1:25.097 | 1.087 | 39 |
| 9 | Kamui Kobayashi | Sauber-Ferrari | 1:25.182 | 1.172 | 37 |
| 10 | Bruno Senna | Renault | 1:25.325 | 1.315 | 38 |
| 11 | Vitaly Petrov | Renault | 1:25.450 | 1.440 | 31 |
| 12 | Adrian Sutil | Force India-Mercedes | 1:25.496 | 1.486 | 39 |
| 13 | Paul di Resta | Force India-Mercedes | 1:25.683 | 1.673 | 37 |
| 14 | Jaime Alguersuari | STR-Ferrari | 1:25.758 | 1.748 | 29 |
| 15 | Rubens Barrichello | Williams-Cosworth | 1:26.202 | 2.192 | 36 |
| 16 | Pastor Maldonado | Williams-Cosworth | 1:26.353 | 2.343 | 40 |
| 17 | Sébastien Buemi | STR-Ferrari | 1:28.347 | 4.337 | 5 |
| 18 | Jarno Trulli | Lotus Renault | 1:28.559 | 4.549 | 32 |
| 19 | Heikki Kovalainen | Lotus-Renault | 1:28.605 | 4.595 | 32 |
| 20 | Timo Glock | Virgin-Cosworth | 1:28.804 | 4.794 | 25 |
| 21 | Vitantonio Liuzzi | HRT-Cosworth | 1:29.162 | 5.152 | 34 |
| 22 | Nico Rosberg | Mercedes | 1:29.184 | 5.174 | 29 |
| 23 | Jerome d`Ambrosio | Virgin Cosworth | 1:29.622 | 5.612 | 34 |
| 24 | Daniel Ricciardo | HRT-Cosworth | 1:29.841 | 5.831 | 7 |
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