Sur le tracé de l'Albert Park à Melbourne, le vice-champion en titre a devancé l'Espagnol Carlos Sainz, arrivé cette année chez Williams, et le Monégasque Charles Leclerc (Ferrari), troisième.
La deuxième McLaren, celle de l'Australien Oscar Piastri, a pris le quatrième temps devant le quadruple champion du monde néerlandais Max Verstappen (Red Bull), cinquième.
Pour son premier week-end de GP avec Ferrari, le septuple champion du monde Lewis Hamilton a pris le 12e meilleur temps.
Du côté d'Alpine, le Français Pierre Gasly a terminé 17e de ces essais, derrière son coéquipier australien Jack Doohan, 13e.
L'autre Français de la grille, Isack Hadjar (Racing Bulls) a fini 9e - mais premier des six rookies disputant cette année leur première saison complète en F1.
Son compatriote Esteban Ocon (Haas) n'a pris que le 19e temps de la séance.
Ces derniers essais libres de l'année ont été marqués par la sortie de piste d'Oliver Bearman (Haas). L'incident, dans lequel le jeune Britannique a arraché une partie du flanc droit de sa Haas, a provoqué un drapeau rouge d'une dizaine de minutes, le temps d'évacuer la monoplace.
Plus tôt, la session a été une première fois interrompue, en raison de graviers présents sur la piste.
Une deuxième séance d'essais libres est programmée vendredi après-midi à partir de 16h locales. La troisième et dernière séance aura lieu samedi à 12h30 avant les qualifications prévues à 16h.