Lewis Hamilton dominierte die zweite Trainingssitzung für den Bahrain Grand Prix 2024 und führte ein Mercedes-Doppelsieg an. Der aktuelle Formel-1-Weltmeister Max Verstappen hatte Schwierigkeiten und beendete das Training fast eine halbe Sekunde hinter dem Führenden und erneut außerhalb der Top fünf. Die Temperaturen in FP2 waren im Vergleich zur ersten Trainingssitzung niedriger, mit einer Umgebungstemperatur von 17 °C und einer Streckentemperatur von 22 °C. Dies könnte zur Leistungsdifferenz zwischen Mercedes und Red Bull beigetragen haben, wobei Mercedes von einer besseren Reifenheizung profitierte. Hamilton war besonders beeindruckend und stellte die schnellste Zeit in beiden seinen Qualifikationssimulationen auf.
Hamiltons schnellste Zeit betrug 1m30.174s, was ihm einen Vorsprung von zwei Zehntelsekunden vor seinem Teamkollegen George Russell einbrachte. Fernando Alonso belegte den dritten Platz, 0.286s hinter Hamilton. Carlos Sainz war der schnellste Ferrari-Fahrer auf dem vierten Platz, gefolgt von Oscar Piastri auf dem fünften Platz für McLaren. Verstappen hatte Schwierigkeiten bei seinen Versuchen mit weichen Reifen und beendete das Training etwa eine halbe Sekunde hinter dem Führenden. Die Langstreckensimulationen mit weichen Reifen zeigten jedoch mehr Versprechen für ihn und Red Bull.
Während der Langstreckenfahrten stellte Sergio Perez die schnellste Zeit auf, aber Piastris Leistung mit weichen Reifen im McLaren war ebenfalls bemerkenswert. Lando Norris, Piastris Teamkollege, hatte eine schwierige Sitzung und war am Ende der langsamste von allen, sechs Zehntel hinter den Führenden, aufgrund eines Fehlers am Ausgang der letzten Kurve in seiner Qualifikationssimulation. Perez verlängerte seinen Stint mit weichen Reifen auf 17 Runden, vier Runden mehr als Piastri, bevor er auf mittlere Reifen wechselte.
Nico Hulkenberg beeindruckte mit einem soliden siebten Platz für Haas, ein Team, das sich während der Vorsaison-Tests und FP1 auf lange Stints konzentrierte. Seine Zeit von 1m30.884s war fast neun Zehntel schneller als die Zeit seines Teamkollegen Kevin Magnussen. Lance Stroll beendete das Rennen auf dem achten Platz, direkt hinter seinem Teamkollegen Alonso. Charles Leclerc, der seinen Unmut über das mangelnde Bewusstsein anderer Fahrer im Teamradio äußerte, beendete das Rennen auf dem neunten Platz, während Perez vom zweiten Red Bull die Top 10 komplettierte.