Bajo un fuerte calor (45 grados sobre la pista), el siete veces campeón del mundo superó a su compatriota Lando Norris (McLaren) y al español Carlos Sainz (Ferrari), mientras que Max Verstappen (Red Bull) tuvo que conformarse con el 14º puesto.
Séptimo en la primera sesión horas antes, Hamilton logró el mejor crono por apenas 3 milésimas de segundo.
Luego de la interrupción de la primera sesión debido al accidente del 'rookie' italiano Andrea Kimi Antonelli (Mercedes), fue en esta ocasión el danés Kevin Magnussen (Haas) el que hizo sacar la bandera roja y la suspensión de la sesión durante unos diez minutos a raíz de una nueva salida de pista.
El australiano Oscar Piastri (McLaren) fue cuarto, justo delante del segundo Ferrari del monegasco Charles Leclerc, apoyado por la afición de la 'Scuderia' en el trazado italiano.
El británico George Russell (Mercedes), el alemán Nico Hülkenberg (Haas), el australiano Daniel Ricciardo (Racing Bulls) y los dos Aston Martin del veterano español Fernando Alonso y del canadiense Lance Stroll.
Verstappen, que no pudo realizar su vuelta rápida con neumáticos blandos, fue 14º a 872 milésimas de Hamilton.
Fue, sin embargo, más rápido que su compañero mexicano Sergio Pérez (15º), lo que hace presagiar una buena posición para el neerlandés en los últimos ensayos y en la sesión clasificatoria el sábado.
Segunda sesión de Libres
Lewis Hamilton (GBR/Mercedes) 1:20.738 (23 vueltas)
Lando Norris (GBR/McLaren-Mercedes) 1:20.741 (22)
Carlos Sainz Jr (ESP/Ferrari) 1:20.841 (26)
Oscar Piastri (AUS/McLaren-Mercedes) 1:20.858 (23)
Charles Leclerc (MON/Ferrari) 1:20.892 (25)
George Russell (GBR/Mercedes) 1:21.086 (19)
Nico Hülkenberg (GER/Haas-Ferrari) 1:21.140 (24)
Daniel Ricciardo (AUS/Racing Bulls-Red Bull) 1:21.300 (22)
Fernando Alonso (ESP/Aston Martin-Mercedes) 1:21.316 (23)
Lance Stroll (CAN/Aston Martin-Mercedes) 1:21.363 (26)
Valtteri Bottas (FIN/Sauber-Ferrari) 1:21.461 (24)
Kevin Magnussen (DEN/Haas-Ferrari) 1:21.499 (11)
Alexander Albon (THA/Williams-Mercedes) 1:21.592 (24)
Max Verstappen (NED/Red Bull) 1:21.610 (23)
Sergio Pérez (MEX/Red Bull) 1:21.678 (13)
Yuki Tsunoda (JPN/Racing Bulls-Red Bull) 1:21.735 (19)
Franco Colapinto (ARG/Williams-Mercedes) 1:21.784 (19)
Pierre Gasly (FRA/Alpine-Renault) 1:21.819 (22)
Esteban Ocon (FRA/Alpine-Renault) 1:21.867 (21)
Zhou Guanyu (CHN/Sauber-Ferrari) 1:22.223 (26)