北京时间5月21日21时30分，F1摩纳哥站第二次自由练习结束。罗斯博格以1分15秒243的单圈成绩取得头位。汉密尔顿和巴里切罗分列第二、三位。
前20分钟有17位车手跑出计时圈，阿隆索暂时以1分17秒362领跑，但是圈速不及上午巴里切罗的成绩。宝马车手库比卡的赛车在加速爬坡途中突然喷出浓烟被吊车移出赛道。韦伯的赛车传动系统出现故障，维泰尔的赛车引擎爆缸。
20分钟后，科瓦莱宁做出1分16秒871，比上午巴里切罗的最快圈速快了0.3秒。汉密尔顿成绩落后队友0.01秒。稍作调整后汉密尔顿1分16秒523的成绩领先队友0.348秒占据榜首。法拉利车手莱库宁和马萨的圈速落后汉密尔顿0.1秒上下。
30分钟时，红牛车队维泰尔驾驶更换引擎回到赛道完成了一个系统检测圈。几分钟后维泰尔做出下午的第一个计时圈，成绩仅为1分18秒037，连续第三个计时圈成绩提高到1分16秒966。韦伯终于在第48分钟重返赛道，连跑8圈后成绩为1分16秒818。
时间接近一小时，汉密尔顿率先做出1分16秒204的圈速新高。莱库宁追逐几圈后未果，马萨则跑出1分16秒109超过对手，不过巴西人使用的是超软胎。随着赛道抓地力的继续增加，巴里切罗率先把圈速跑到1分16秒1分15秒590，科瓦莱宁和罗斯博格也把圈速开入1分16秒以内。
倒计时15分钟，迈凯轮车的汉密尔顿做出1分16秒676，速度直逼巴里切罗。罗斯博格以单圈成绩1分15秒446超越老巴占据头位。汉密尔顿立刻以1分15秒445的成绩还以颜色，仅领先小罗0.001秒。罗斯博格再一次做出答复，他做出1分15秒243，领先汉密尔顿扩大到0.202秒。
最后的冲刺圈由于赛道过于拥挤，谁也没能提高圈速。最终罗斯博格以1分15秒243的单圈成绩取得第二次练习赛头位。汉密尔顿和巴里切罗分别排名第二、三位。周五将迎来摩纳哥大奖赛的休息日，第三次自由练习将于北京时间周六17时开始。
