9月1日現地時間午後3時、イタリアGP予選が行なわれフェラーリのキミ・ライコネンがポールポジションを獲得した。
フリー走行3回目はまだウエットパッチも残るコンディションだったがなんとかドライでの走行ができ、予選は開始25分ほど前に一時的に雨が降ったものの完全なドライコンディションで迎えた。ただしサーキット周辺には雨雲が滞留しており、セッション中の降水確率は80％と高い。
ニコ・ヒュルケンベルグ（ルノー）は前戦でのクラッシュで10グリッド降格ペナルティを受け金曜から新規パワーユニットを投入したためすでに最後尾スタートが決まっている。さらにパワーユニット投入のダニエル・リカルド（レッドブル）、金曜クラッシュ後のパワーユニット投入となったマーカス・エリクソン（ザウバー）もグリッド降格が決まっている。
予選Q1の1回目アタックは、全車がスーパーソフトタイヤでコースインし、まずはライコネンが1分20秒937でトップに立つがセバスチャン・ベッテル（フェラーリ）が1分20秒758でこれを上回り、メルセデスAMG勢はフリー走行と同様に3番手・4番手に留まる。
フェラーリ勢は上手くトウを使ったが、メルセデスAMG勢はバルテリ・ボッタスがトラフィック引っかかり上手く使えなかった。4番手にはリカルドが飛び込んで来た。
最高速不足に苦しむマクラーレン勢はQ1からチームメイト2台で前後して走行しトウを使い合う戦略で好タイムを記録する。逆にトロロッソ・ホンダはブレンドン・ハートレーが1回目のランで2周多く走ったため、最後のランに出て行く際に2台で同時に出られず、トウを使い合う戦略はできず単独での走行となってしまう。
そのため2回目のアタック1周目は18・19番手と低迷。しかし2周目のアタックでピエール・ガスリーはヒュルケンベルグについて走り12番手へ浮上、ハートレーはガスリーの後ろに追い付いたものの18番手でQ1敗退となった。
その他、フリー走行で走り込めなかったザウバー勢とストフェル・バンドーン（マクラーレン）、そしてトラフィックでタイムが出せなかったセルジオ・ペレス（フォース・インディア）がQ1敗退となった。
8番手カルロス・サインツJr.（ルノー）から18番手ハートレーまで0.2秒、10番手ヒュルケンベルグから17番手シャルル・ルクレール（ザウバー）までは0.1秒差の大接戦。15番手ロマン・グロージャン（ハース）から17番手ルクレールまでは0.001秒ずつの差で続いた。
予選Q2最初のアタックでケビン・マグヌッセン（ハース）はロッジアで突っ込みすぎて出口でワイドに。スタートタイヤとして上位勢はスーパーソフトを選んでアタックする。ここでもトップに立ったのはベッテルで1分19秒785。2番手はルイス・ハミルトン（メルセデス）で0.013秒差、3番手に0.447秒差でライコネン。ボッタスはピットイン時の車重計測に引っかかりターンインしたところで川に乗ってハーフスピンする場面もあったが事なきを得た。
残り3分で各車がコースインして2回目のアタックへ。いかに他車のトウを使うかが重要だが、ガスリーはメルセデスAMG勢の後ろでコースインしポジションキープを狙うもののベッテルやウイリアムズ勢にあっさりと抜かれてしまう。
最後のアタックでマグヌッセンはターン1でアロンソと交錯しタイムアップを果たせず11番手。そのおかげでガスリーはマグヌッセンを0.002秒上回って10番手でQ3進出を果たした。
中団勢ではグロージャンが6番手、エステバン・オコン7番手、そして昨年も雨のモンツァで予選2番手となっていたウイリアムズのランス・ストロールが8番手、サインツ9番手でQ3進出を果たした。リカルドとヒュルケンベルグはアタックを行なわず、アロンソ13番手、シロトキン12番手、マグヌッセンがQ2敗退となった。
Q2中盤には晴れ間が広がり、雨の予報は完全になくなった。
予選Q3ではオコン、ガスリー、グロージャンの順でコースインしトウは使わず単独で走行。上位勢はややあってからコースインし、フェラーリ勢の後ろにマックス・フェルスタッペン（レッドブル）が続いてトウを使おうとトライする。
メルセデスAMG勢はハミルトンが前でボッタスが後ろ。ライコネンはアタックラップのターン4手前でベッテルを先行させてトウを使わせるが、ライコネンの方が0.038秒上回る。しかしハミルトンはライコネンをさらに0.069秒上回ってトップに立ち、ボッタスは0.589秒差の4番手、フェルスタッペンが1.266秒差の5番手。
残り2分で各車が最後のアタックへコースインし、メルセデスAMG勢はボッタスが前でハミルトンが後ろ。これにフェラーリ勢が続いて、その後ろを走るサインツのトウを使うべくガスリーが2秒後方に着いていく。
最後のアタックでベッテルはロッジアの出口でワイドになり、ライコネンが1分19秒119を記録し0.161秒差で大逆転のポールポジションを獲得。
ライコネンは昨年のモナコGP以来のポールポジション獲得を果たし、フェラーリは地元でフロントロウ独占を果たした。3番手ハミルトン、4番手ボッタスとメルセデスAMG勢が2列目、フェルスタッペンが5番手、6番手グロージャン、7番手サインツ、8番手オコン、ガスリーは上手くトウを使って9番手、ストロールが10番手という予選結果になった。
