Vencedor em Monte Carlo em 2006, o bicampeão foi quase 1s mais rápido do que nos testes da manhã e desta vez obteve 1min15s940. Com os principais pilotos melhorando suas marcas, o finlandês Kimi Raikkonen, da Ferrari, deixou para trás o sexto posto conseguido anteriormente e conseguiu o segundo tempo, com 1min16s215.
Na terceira posição ficou o inglês Lewis Hamilton, com 1min16s296. No entanto, o companheiro de Alonso na escuderia britânica acabou chamando atenção por ter protagonizado o primeiro acidente da etapa, após bater de frente na proteção de pneus da curva Sainte Devote.
O quarto tempo acabou ficando com o italiano Jarno Trulli, da Toyota, que se recuperou do 19º posto da manhã e cravou 1min16s354. Seu compatriota Giancarlo Fisichela, da Renault, veio logo em seguida com 1min16s753.
Já Massa melhorou a sua marca da primeira sessão e obteve 1min16s784, mas não conseguiu mais do que um sexto lugar, logo à frente do polonês Robert Kubica, da BMW, que fez 1min16s848.
Outro brasileiro em ação na Fórmula 1, Rubens Barrichello caiu uma posição em relação à manhã e ficou em 11º, com 1min17s449 e logo à frente do companheiro de Honda, o inglês Jenson Button, com uma diferença de apenas 0,008s.
No entanto, Sutil conseguiu um feito ainda ‘maior’, já que seu acidente fez com que a bandeira vermelha surgisse e o treino fosse paralisado por quase 5min. Apesar do acidente, Hamilton havia conseguido o terceiro tempo da tarde. Já Sutil ficou com o último, de 1min19s358.
Após conseguir o melhor tempo da primeira etapa dos treinos livres desta quinta-feira para o Grande Prêmio de Mônaco, o espanhol Fernando Alonso , da McLaren, voltou a cravar o melhor tempo e ficar com o primeiro lugar. Em uma sessão também marcada por três acidentes (foto), confirmando as previsões dos pilotos que alertavam para a fatalidade de um erro no circuito do Principado, o brasileiro Felipe Massa amargou sexto tempo. 
