Ferraris poengleder brukte sitt sene løp med myke dekk til å snu på 1m19.772s, og han avsluttet økten bare syv hundredeler foran sin sannsynlige tittelrival Verstappen i slutten av sesongen.
Men da Carlos Sainz og Sergio Perez slet med å matche sine respektive stallkamerater, fortsatte den oppdaterte Mercedes W13 sin imponerende visning fra fredag da George Russell kom tilbake på tredjeplass foran sin syv ganger verdensmesterlagkamerat Lewis Hamilton.
Ved å gjenskape sin toppform for økten fra den første og andre treningsøkten vant Leclerc effektivt åpningsspillet med sin første kvalifiseringssimulering for myke dekk.
Ferrari-sjåføren postet 1m20.278s til topp etter sitt første forsøk, men var to tideler tregere på sin andre innsats, selv om han forble på førsteplass foran Verstappen og Sainz.
Verstappen kom ikke ut av Red Bull-garasjen på hele 25 minutter, og ved første gang han spurte, krysset temposetteren på fredagsløpet linjen på 1m20.475 på det myke C3-dekket.
Sainz delte Red Bull-paret da han løp til tredjeplass foran et hjemmepublikum, men i likhet med Leclerc løp spanjolen to tideler saktere da han boltret seg for et nytt mykt sammensatt løp.
Til tross for at Verstappen klaget over lavhastighets-innkjøringen til RB18-en hans, slo hans klatring til andre Russell til femte – briten foran dagens første representative tidspunkt satt av Valtteri Bottas, som bommet på hoveddelen av FP2 etter en motorstans. .
Max Verstappen, Red Bull Racing RB18
Foto av: Charly López
Hamilton var i mellomtiden nummer seks tidlig, men ble hindret av et problem med å aktivere DRS.
Flertallet av rutenettet ble valgt for myke dekkløp, og det etterlot Daniel Ricciardo som den raskeste C2 medium-løperen, da McLaren gikk inn i de siste 25 minuttene av timen på 12. plass.
Ricciardos lagkamerat Lando Norris hadde vært den første sjåføren som dro ut i økten, og han leverte umiddelbart en fem-runders stint på middels dekk til sengs i sitt nye chassis.
MCL36 hadde krevd omfattende reparasjoner etter at Norris løp langt ut av sving 9 i FP2 for å dra gulvet over de ytre fortauskantene, skaden hadde tvunget briten til å sitte på sidelinjen. På samme måte hadde Sainz et nytt chassis for sin F1-75 etter et problem med drivstoffsystemet.
Leclerc tok seg deretter opp igjen for sitt andre full-tilt-løp på det myke dekket og forbedret seg til 1m19.772s for å sette den endelige målestokken, selv om han falt en tiendedel unna sin andre treningsreferanse.
Med Ferraris fjæringsoppsett forskjøvet, forbedret Sainz seg på sitt andre løp til også å legge inn 1m20.129s, men falt likevel tre tideler unna lagkameraten.
Innstillingsjusteringer for Russell så ut til å lønne seg godt for hans neste innsats klatret ham til andreplass i starten, da han også dykket under 1m20s for å levere en 1m19.920s varm runde.
Ved å holde seg til sin off-beat løpsplan, forlot Red Bulls-paret det ytterligere fire minutter til bare 13 minutter gjensto på klokken i FP3 før de traff banen igjen.
Verstappen degraderte umiddelbart Russell da den nederlandske syklisten pumpet inn 1m19.844s for å sitte bare syv hundredeler unna Leclerc (som jager en fjerde stang i 2022) på andreplass.
Perez kunne imidlertid bare klare 1m20.260s for å falle bak Sainz på sjette plass takket være Hamiltons forbedring til fjerde på 1m20.002s, og løp 0.09s unna Russell – som hadde tatt den beste første delen av økten – med 10 minutter å løpe.
George Russell, Mercedes W13
Foto av: Steve Etherington / Bilsport bilder
Bak Sainz og Perez hevdet Norris effektivt «best of the rest»-utmerkelsen da han løp til syvende takket være en 1m20.403s innsats for å sitte foran Kevin Magnussen og Bottas.
Esteban Ocon fullførte i mellomtiden topp 10 foran Ricciardo, med ansvaret for den kontroversielle og sterkt oppdaterte Aston Martin AMR22 ledet av Sebastian Vettel på 12. plass.
Fernando Alonso løp til 13. plass over Zhou Guanyu og Yuki Tsunoda, AlphaTauri-sjåføren som spesielt hadde klappet over sving 15 fortauskanter for å starte opp i luften.
Lance Stroll toppet Williams of Alex Albon og Nicholas Latifi.
Både Mick Schumacher og Pierre Gasly vasser inn i kvalifiseringen med fuktig pudder etter en kraftig avkuttet siste treningsøkt.
Gasly ble tvunget tilbake i gropene på slutten av installasjonsrunden med en brann, som ble tatt hånd om av AlphaTauri, men han kom aldri tilbake til banen ombord på sin AT03.
Etter bare fire runder på det mellomstore dekket, opplevde Schumacher en tilsvarende røykfylt skjebne da flammene begynte å skyte fra bremsen bak-høyre inne i felgen.
Mens han kom tilbake til Haas-garasjen, hvor den fremre jekkemekanikeren ble veltet, og brannen ble slukket, viste det seg at det bakre venstre hjørnet også var svidd.
F1 Spanish Grand Prix – FP3-resultater