O atual bicampeão do mundo, que teve problemas com o seu carro na sessão de abertura e terminou em sexto, foi o mais rápido, com uma volta de um minuto e 12,462 segundos, 0,065 de vantagem, sobre o herói local monegasco, que está a tentar a sua terceira pole position consecutiva em casa.
Carlos Sainz, que foi o mais rápido na primeira sessão, foi o terceiro na segunda, à frente do bicampeão Fernando Alonso (Aston Martin), de Lando Norris (McLaren), e do sete vezes campeão Lewis Hamilton (Mercedes).
O vencedor do ano passado, Sergio Perez, foi sétimo no segundo Red Bull, à frente de Valtteri Bottas, da Alfa Romeo, e dos dois Alpines da dupla francesa Pierre Gasly e Esteban Ocon.
A sessão decorreu em condições quase perfeitas, com o sol quente da tarde a tocar os 27 graus, enquanto brilhava de um amplo céu azul sobre o principado mediterrânico. A temperatura da pista era de 45 graus.
Depois de uma manhã encorajadora, atrás do Ferrari de Sainz, Hamilton confirmou rapidamente que o pacote de atualização da Mercedes estava a funcionar bem, ao liderar os tempos em médios com 1:15.735.
Foi depois ultrapassado pelo companheiro de equipa George Russell em 1:15.482, antes de, numa enxurrada de ritmo, Alonso, Verstappen e Hamilton assumirem a primeira posição.
Verstappen voltou a melhorar em 1:13.857 para marcar o ritmo, enquanto os dois Ferraris evitaram por pouco uma colisão no "Complexo da Piscina", antes de o neerlandês reduzir o seu tempo para 1:13.312.
Depois de 24 minutos, Alonso trocou os pneus médios por um conjunto de macios e conseguiu um melhor tempo, de 1:12.786, uma melhoria de nove décimos em relação à sua anterior volta mais rápida.
O compatriota Sainz também mudou para macios e fez uma volta em 1:12.569 para chegar ao topo novamente, enquanto Alonso se divertia com uma piada no rádio da equipa.
"Estou sem palavras com estes gajos a reclamar do tráfego", disse, enquanto os seus rivais lutavam para encontrar espaço numa pista lotada.
A 20 minutos do final da sessão, Verstappen e Leclerc, que tinham afinado os seus carros após o primeiro treino, afastaram-se do pelotão, com o Red Bull a ser o mais rápido com 1:12.462, pouco antes de Sainz se despistar à saída do complexo das Piscinas.
A sessão foi interrompida com bandeira vermelha, quando Sainz saiu do seu Ferrari, depois de ter batido nas implacáveis barreiras com a secção dianteira direita. "Tudo bem", disse, confirmando que não estava ferido.
No recomeço, Alex Albon, que se tinha despistado na primeira sessão, voltou a juntar-se à luta no seu Williams reparado, quando as sombras começaram a estender-se pelo circuito.