El madrileño quedó en la hoja de tiempos por delante de los dos monoplazas de Ferrari, los del británico Lewis Hamilton y el monegasco Charles Leclerc, a los que superó por 31 y 83 milésimas de segundo, respectivamente.
Sainz, que ya había sido el tercero más veloz por la mañana, dio un total de 127 vueltas (88 en la sesión vespertina) y la más rápida la completó en un tiempo de 1:29.348. Este viernes no rodará, dejando todos los kilómetros y pruebas para su compañero, Alexander Albon.
Por su parte, Fernando Alonso siguió probando cosas con su Aston Martin. En la sesión matinal finalizó quinto y por la tarde bajó hasta la 11ª posición, con su compañero, Lance Stroll, colocando el coche verde en sexto lugar, justo por detrás del rookie de Mercedes, Kimi Antonelli.
El subcampeón mundial, Lando Norris (McLaren), que fue el más rápido el miércoles en la primera jornada de ensayos, fue 14º el jueves, detrás de su compañero de equipo australiano Oscar Piastri.
El neerlandés Max Verstappen (Red Bull), vigente cuádruple campeón mundial, dejó a su nuevo compañero de 'box', el neozelandés Liam Lawson, pilotar toda la jornada.
'Mad Max' volverá a la pista el viernes para participar en el tercer y último día de estos ensayos de pretemporada, pensando ya en el inicio del nuevo curso, cuyo primer Gran Premio se disputa en Australia del 14 al 16 de marzo.
Clasificación al término de la segunda jornada en Baréin:
1. Carlos Sainz Jr (ESP/Williams) 1:29.348
2. Lewis Hamilton (GBR/Ferrari) a 0.031
3. Charles Leclerc (MON/Ferrari) 0.083
4. George Russell (GBR/Mercedes) a 0.430
5. Andrea Kimi Antonelli (ITA/Mercedes) 0.436
6. Lance Stroll (CAN/Aston Martin) 0.881
7. Liam Lawson (NZL/Red Bull) 0.904
8. Jack Doohan (AUS/Alpine) 1.020
9. Pierre Gasly (FRA/Alpine) 1.082
10. Isack Hadjar (FRA/Racing Bulls) 1.327
11. Fernando Alonso (ESP/Aston Martin) 1.352
12. Yuki Tsunoda (JPN/Racing Bulls) 1.445
13. Oscar Piastri (AUS/McLaren) 1.473
14. Lando Norris (GBR/McLaren) 1.534
15. Gabriel Borteleto (BRA/Sauber) 1.709
16. Nico Hülkenberg (GER/Sauber) 2.109
17. Esteban Ocon (FRA/Haas) 3.723
18. Oliver Bearman (GBR/Haas) 5.024