A címvédő Lewis Hamilton 33 pontos hátrányban kezdi meg az utolsó négy futamot a 2016-os F1-idényben, ezért nem hibázhat az Amerikai Nagydíj időmérőjén. A szabadedzések alapján a Red Bull is ott lehet a Mercedes nyakán.
A harmadik szabadedzést csak a 4-5. helyeken záró Mercedes már az időmérő elején megmutatta, hogy megint őket kell verni, ha valaki az első sorban akar végezni. Hamilton gyorsan ment egy remek időt, Rosberg 1 tizedes hátránnyal követte, majd kis lemaradással következett a két Red Bull, illetve Force India-szendvicsben a két Ferrari.
A kiesőknél némi csalódást okozott a hazai közönségnek, hogy a két Haasból csak az egyik jutott be a legjobb 16-ba, Romain Grosjeannak nem sikerült. A francia sorsára jutott Kevin Magnussen, Jenson Button, Felipe Nasr és a két Manor is.
A Mercedesek a második harmadban is nagyon együtt mozogtak, amíg az elsőt Hamilton 101 ezreddel nyerte, addig a másodikban Rosberg 99 ezreddel volt jobb. Ők lágy gumikon maradtak, Daniel Ricciardo viszont szuperlággyal be tudta előzni őket, de a szintén szuperlágyon autózó Vettel már Rosbergék mögött volt.
Kissé meglepő módon hárman csak az utolsó pillanatban jöttek ki a boxból, Jolyon Palmer és Esteban Gutiérrez is elbukott ezzel a taktikával, Felipe Massa viszont bejutott a top 10-be egyetlen mért körrel. Marcus Ericsson, Danyiil Kvjat és Fernando Alonso volt a másik három, aki nem jutott tovább.
A harmadik szabadedzés és az időmérő között közölte Charlie Whiting, hogy az Amerikai Nagydíjtól kezdve jobban odafigyelnek a védekezőmanőverekre. A versenyigazgató kiemelte, hogy főként a másokra veszélyes, illetve drasztikus irányváltásokra gondolnak, pont azokra, amik miatt az idényben sokat kritizálták Max Verstappent. Amit szintén kiemeltek, hogy fékezés közben már nem lehet plusz irányváltást beiktatni, ez megint csak olyan pont, ami a hollandnál jött elő sokszor.
A harmadik harmadban már nem hagyott kérdést a Mercedes, feltették mindkét kocsira a szuperlágyakat ők is, és már az első mért körrel 6 tizedre leszakítottak mindenkit. Hamilton elsőre ment 1:35.370-es ideje abszolút pályacsúcs is volt, Sebastian Vettel 2012-es pole-t érő idejére vert rá majdnem 3 tizedet.
A brit világbajnok másodikra még ennél is jobb volt, Rosberg hiába előzte meg rövid időre, Hamilton egyetlen ezreddel bement 1:35 alá. Ezzel az első nem németként szerezte meg a pole-t a Circuit of the Americason. Rosbergé lett a második hely, a második sorból a két Red Bull, Daniel Ricciardo és Max Verstappen indulnak majd.
| Helyezés | Pilóta | Csapat | Idő | Különbség |
| 1. | Lewis Hamilton | Mercedes | 1m34.999s | - |
| 2. | Nico Rosberg | Mercedes | 1m35.215s | 0.216s |
| 3. | Daniel Ricciardo | Red Bull/Renault | 1m35.509s | 0.510s |
| 4. | Max Verstappen | Red Bull/Renault | 1m35.747s | 0.748s |
| 5. | Kimi Räikkönen | Ferrari | 1m36.131s | 1.132s |
| 6. | Sebastian Vettel | Ferrari | 1m36.358s | 1.359s |
| 7. | Nico Hülkenberg | Force India/Mercedes | 1m36.628s | 1.629s |
| 8. | Valtteri Bottas | Williams/Mercedes | 1m37.116s | 2.117s |
| 9. | Felipe Massa | Williams/Mercedes | 1m37.269s | 2.270s |
| 10. | Carlos Sainz | Toro Rosso/Ferrari | 1m37.326s | 2.327s |
| 11. | Sergio Pérez | Force India/Mercedes | 1m37.353s | 2.354s |
| 12. | Fernando Alonso | McLaren/Honda | 1m37.417s | 2.418s |
| 13. | Danyiil Kvjat | Toro Rosso/Ferrari | 1m37.480s | 2.481s |
| 14. | Esteban Gutiérrez | Haas/Ferrari | 1m37.773s | 2.774s |
| 15. | Jolyon Palmer | Renault | 1m37.935s | 2.936s |
| 16. | Marcus Ericsson | Sauber/Ferrari | 1m39.356s | 4.357s |
| 17. | Romain Grosjean | Haas/Ferrari | 1m38.308s | 3.309s |
| 18. | Kevin Magnussen | Renault | 1m38.317s | 3.318s |
| 19. | Jenson Button | McLaren/Honda | 1m38.327s | 3.328s |
| 20. | Pascal Wehrlein | Manor/Mercedes | 1m38.548s | 3.549s |
| 21. | Felipe Nasr | Sauber/Ferrari | 1m38.583s | 3.584s |
| 22. | Esteban Ocon | Manor/Mercedes | 1m38.806s | 3.807s |