Verstappen, da Red Bull, superou o espanhol Carlos Sainz, da Ferrari, que voltou a pilotar seu carro em Albert Park cerca de duas semanas após passar por uma cirurgia de apendicite.
A segunda fila da corrida deste domingo (24) seria ocupada pelo mexicano Sergio Pérez, também da Red Bull, e pelo britânico Lando Norris, da McLaren.
No entanto, Pérez caiu para a sexta posição no grid de largada. Ele foi punido depois de atrapalhar volta rápida de Nico Hülkenberg.
Desta forma, Norris ganha uma posição e larga em terceiro, seguido por Charles Leclerc. Oscar Piastri vai largar em quinto, seguido pelo mexicano.
Verstappen vai lutar para repetir o desempenho do ano passado, quando venceu o GP em Melbourne, depois de largar da pole.
"Foi um pouco inesperado hoje, mas muito feliz. As duas voltas foram muito boas", disse o holandês.
"Tem sido um fim de semana um pouco difícil até agora. A Ferrari parece muito rápida nas corridas longas, então amanhã será um dia emocionante", acrescentou Verstappen, de 26 anos, que conquistou neste sábado a 35ª pole da carreira.
"Eu não teria acreditado"
Sainz, que ficou de fora da última corrida na Arábia Saudita devido à cirurgia, admitiu que passou algumas semanas "difíceis" e "muitos dias na cama esperando para ver se conseguiria competir".
"Se tivessem me dito há alguns dias que eu iria lutar pela pole, eu não teria acreditado", disse o espanhol.
"Não me sinto 100%, é impossível depois de passar tantos dias na cama", disse Sainz.
George Russell, da Mercedes, ficou em sétimo lugar, à frente de Yuki Tsunoda, da RB, e da dupla da Aston Martin, Lance Stroll e Fernando Alonso.
Enquanto isso, Lewis Hamilton, da Mercedes, heptacampeão mundial, ficou de fora do Q3 e largará na 11ª posição.
Perez ficou atrás de Verstappen nas duas primeiras corridas e disse que espera igualar ou melhorar seu desempenho no domingo.
"Foi uma classificação muito complicada para os pneus e tive de tirar o máximo partido deles", disse o mexicano. "Enquanto tivermos boa fé, seremos capazes de seguir em frente", acrescentou.
Mas o mexicano precisará de um impulso especial para conseguir ultrapassar Verstappen, que venceu as duas primeiras corridas da temporada no Bahrein e na Arábia Saudita e que largou da pole nas duas provas.