O britânico, um ponto à frente do australiano com quatro etapas restantes, incluindo duas corridas sprint no sábado, completou a volta no circuito de Interlagos com o melhor tempo de 1:09.975, usando pneus médios.
Piastri, que perdeu a liderança para Norris no México no mês passado, terminou 0.023 segundos mais lento, depois que seu companheiro de equipe marcou o melhor tempo em sua última volta lançada da sessão.
A McLaren, que já conquistou o título de construtores pelo segundo ano consecutivo, novamente mostrou-se significativamente mais rápida que as demais. Os pilotos têm apenas um treino livre, por se tratar de um fim de semana de corridas sprint, o quinto de seis nesta temporada, com o segundo treino livre sendo utilizado como classificação para a corrida de 100 km de sábado.
Nico Hülkenberg, da Sauber, foi o terceiro mais rápido, a 0.619 segundos do líder, com Fernando Alonso, da Aston Martin, em quarto.
O estreante brasileiro Gabriel Bortoleto, que se prepara para sua primeira corrida em casa, ficou em quinto lugar na tabela de tempos, com George Russell, da Mercedes, em sexto e Pierre Gasly, da Alpine, em um surpreendente sétimo.
Charles Leclerc, da Ferrari, foi o 18º e Lewis Hamilton, tricampeão no Brasil, o 19º, com Max Verstappen, da Red Bull — o rival mais próximo da dupla da McLaren na disputa pelo título — apenas em 17º, mas sem ter rodado com pneus médios.