Oscar Piastri, da Austrália, assumiu a liderança na segunda sessão de treinos livres do Grande Prêmio do Japão pela McLaren. A sessão foi afetada pela chuva, resultando em tempo limitado na pista. Nos momentos finais, Piastri trouxe seu carro MCL38 para a frente com um tempo de 1:36.862s em pneus macios. Lewis Hamilton e Charles Leclerc seguiram de perto, completando as três primeiras posições. A chuva fez com que as equipes hesitassem em enviar seus carros para a pista, pois as condições estavam muito frias e molhadas para pneus slick, mas não molhadas o suficiente para intermediários. Levou 15 minutos para que o primeiro carro aparecesse na pista. A Mercedes, com Hamilton pilotando pneus médios, foi a primeira a enfrentar as condições, mas Hamilton voltou para os boxes após apenas uma volta de instalação. Daniel Ricciardo, que havia perdido a sessão de abertura, também retornou à pista junto com Yuki Tsunoda. Os dois pilotos acabaram no topo da tabela de tempos, com Tsunoda cronometrando um tempo de 1:40.946s. Piastri, os pilotos da Sauber e Alex Albon no carro da Williams também se aventuraram na pista. No entanto, apenas os pilotos da Red Bull registraram tempos de volta, já que os outros pilotos não completaram uma volta cronometrada. A Sauber tentou enviar ambos os carros para a pista nos últimos 10 minutos com pneus duros, mas eles dirigiram devagar e retornaram aos boxes. A Haas tentou usar os pneus mais macios trazidos pela Pirelli para a corrida de Suzuka, mas a temperatura estava muito baixa para os pneus funcionarem de forma otimizada. Eventualmente, as condições da pista melhoraram, permitindo que vários pilotos completassem voltas cronometradas no final com pneus slick. Piastri superou o tempo inicial de Tsunoda, e Hamilton garantiu o segundo lugar. Carlos Sainz optou por permanecer nos boxes, mas Charles Leclerc saiu com a Ferrari e empurrou os pilotos da Red Bull para o quarto e quinto lugar.