Verstappen, que marcou o ritmo com uma volta de um minuto e 28,197 segundos, 0,066 segundos à frente de Pérez, torna-se o primeiro piloto a conquistar a pole nas quatro primeiras corridas de uma época desde Lewis Hamilton, há nove anos.
"Foi muito renhido no final, mas o mais importante é estar na pole - claro que queremos que todas as voltas sejam perfeitas, mas numa pista como esta nem sempre é o caso", disse Verstappen, procurando recuperar de um problema mecânico que o levou a não terminar a corrida da última vez em Melbourne.
Lando Norris, da McLaren, vai começar a corrida de domingo em terceiro, qualificando-se 0,292 segundos atrás de Verstappen.
"Tínhamos um bom carro hoje (sábado), podíamos lutar. Estamos a tentar alcançar os Red Bulls, mas eles estão a fazer um bom trabalho, por isso, tiro-lhes o chapéu", disse Norris.
Carlos Sainz, da Ferrari, que venceu a última corrida na Austrália após a desistência de Verstappen, classificou-se em quarto. Mas o seu colega de equipa Charles Leclerc ficou frustrado com uma condução difícil que o fará arrancar de novo em oitavo no domingo.
"É o melhor que posso fazer. Honestamente, não percebo", disse Leclerc através do rádio da equipa no final da qualificação.
Fernando Alonso, da Aston Martin, e Oscar Piastri, da McLaren, que celebrava o seu 23.º aniversário, terminaram em quinto e sexto, respetivamente.
O sete vezes campeão do mundo Hamilton e George Russell, ambos da Mercedes, terminaram em sétimo e nono, com o herói local Yuki Tsunoda a receber um dos maiores aplausos do dia ao passar para a última ronda de qualificação para começar em 10.º no domingo.
Tsunoda terminou mais uma vez à frente do seu companheiro de equipa mais experiente, Daniel Ricciardo, aumentando a pressão sobre o piloto australiano, cujo lugar está em risco com o conceituado piloto de reserva Liam Lawson à espera.
O companheiro de equipa de Alonso na Aston Martin, Lance Stroll, também teve dificuldades e foi eliminado na primeira ronda da qualificação. Vai arrancar perto da parte de trás da grelha, em 16.º.