O britânico de 26 anos foi mais rápido que o italiano Kimi Antonelli, líder do campeonato e ainda adolescente, que pilota pela Mercedes, por 0,222 segundo, com o companheiro de McLaren Oscar Piastri em terceiro, ficando 0,239 segundo atrás.
As duas McLarens, equipadas com um pacote de atualizações bem-sucedido durante a pausa de cinco semanas da F1 devido ao conflito no Oriente Médio, brilharam no calor da Flórida e terminaram à frente dos principais rivais.
"Foi ótimo, um resultado perfeito para a gente e uma forma legal de recompensar o time," disse Norris. "Recebemos algumas atualizações novas, então é bom sentir aderência de novo. A gente já sabia que essa pista sempre foi boa para nós", conta.
"Mas também sabíamos que o que estávamos trazendo faria diferença, e fez, nossas previsões estavam certas."
Foi a primeira vez neste ano que a Mercedes não conseguiu a melhor posição no grid, após dominar os três Grandes Prêmios anteriores.
A Ferrari também chamou atenção, mas não foi tão competitiva quanto tinha sido nos treinos com o carro bastante modificado.
Charles Leclerc ficou em quarto pela Ferrari, à frente do tetracampeão Max Verstappen com sua Red Bull atualizada, George Russell da Mercedes e o heptacampeão Lewis Hamilton no segundo carro da Ferrari, com o britânico perdendo tempo após cometer um erro em sua volta decisiva.
Franco Colapinto foi o oitavo com uma Alpine melhorada, à frente de Isack Hadjar, da Red Bull, e Pierre Gasly, da Alpine.