Auf Rang drei fuhr überraschend der Brite Paul di Resta im Force India.
Mercedes-Fahrer Nico Rosberg belegte fünf Tage nach seinem Formel-1-Premierensieg den vierten Platz.
Michael Schumacher wurde im zweiten Silberpfeil Siebter hinter Landsmann Nico Hülkenberg, der als Sechster das starke Force-India-Ergebnis komplettierte.
Timo Glock musste sich nach einem Dreher im Marussia mit Rang 22 begnügen.
Vor dem vierten Saisonlauf führt Hamilton mit 45 Punkten die WM an. Zweiter mit zwei Punkten Rückstand ist sein McLaren-Teamkollege Jenson Button. Vettel liegt hinter Ferrari-Pilot Fernando Alonso und seinem Stallrivalen Mark Webber auf Rang fünf.
Zum Auftakt des Trainings ind die Sicherheitsmaßnahmen um die Strecke spürbar verstärkt worden. Auf dem Weg zum 30 Kilometer von der Hauptstadt Manama entfernten Kurs war am Freitag ein deutlich größeres Polizeiaufgebot im Einsatz als am Vortag. Zudem waren mehrere Straßensperren eingerichtet.
Für den Nachmittag hatte die Protestbewegung zu einer Demonstration vor den Toren des Bahrain International Circuit aufgerufen. Die Gegner des Königshauses fordern Reformen in dem Golfstaat ein. Sie kritisieren, dass das Formel-1-Gastspiel von den Regierenden instrumentalisiert werde.
Im Vorjahr war das Rennen in der Wüste von Sakhir wegen der blutigen Unruhen in Bahrain zweimal abgesagt worden. Diesmal entschied der Automobil-Weltverband FIA nach heftiger Diskussion, den für Sonntag angesetzten WM-Lauf zu starten. Menschenrechts-Organisationen und eine wachsende Zahl von Politikern üben Kritik an diesem Votum.
Auch am Donnerstagabend hatte es in Bahrain Auseinandersetzungen zwischen Demonstranten, Royalisten und Sicherheitskräften gegeben. "Für die vergangenen zwei Wochen können wir eine wachsende Zahl von Verletzten, Festnahmen und Hausdurchsuchungen durch die Polizei nachweisen", sagte Oppositionsführer Mattar Mattar. Die Regime-Gegner haben "drei Tage des Zorns" während des Formel-1-Auftritts angekündigt.
