Mercedes-Pilot Nico Rosberg (Wiesbaden) setzte auf härtere Mischungen und belegte zunächst Rang drei (+2,057) hinter dem australischen Red-Bull-Piloten Daniel Ricciardo (+0,715).
"Im Übergang von 2014 zu 2015 haben die Jungs ein Wunder vollbracht. Wer sagt, dass sich Wunder nicht wiederholen", sagte Vettel am Dienstag.
Der 28-jährige Vettel hatte am Dienstagmorgen zunächst einige Einstellungen an seinem Auto ausprobiert und kam in der ersten Hälfte der Session nur auf 46 Runden - als er aber ernst machte und dabei auch den schnellstmöglichen Reifentyp aufziehen ließ, fielen auf dem Circuit de Catalunya mehrfach die Bestzeiten.
Rosberg erwies sich wie der pausierende Weltmeister Lewis Hamilton (Großbritannien) als fleißiger Kilometersammler. Der 30-Jährige spulte in den ersten vier Stunden 81 Runden ab und hat die Vortages-Marke seines Teamkollegen (156) damit klar im Blick.
Alonso enttäuscht
Neuling Pascal Wehrlein (Worndorf) überzeugte erneut und setzte mit dem 2015 noch unterlegenen Manor unter elf Startern die siebtbeste Zeit (+3,115). Nico Hülkenberg (Emmerich/Force India) ist erst am Mittwoch an der Reihe. Sein Teamkollege Sergio Perez (Mexiko) stellte den Force India auf den beachtlichen vierten Platz (+2,882).
Ex-Weltmeister Fernando Alonso schwächelte dagegen im McLaren-Honda, der am Montag mit Jenson Button im Cockpit auf Platz sechs noch ordentlich unterwegs war.
Der Spanier ließ am Vormittag nach 71 Runden als Zehnter nur Max Verstappen (Niederlande) hinter sich, der seinen Toro Rosso gegen 11.40 Uhr in der Zufahrt zu Kurve 13 wegen technischer Probleme abstellen musste und damit für eine zehnminütige Unterbrechung sorgte.
Die Testfahrten in Barcelona dauern bis Donnerstag. Vom 1. bis 4. März stehen weitere Tests auf dem Circuit de Catalunya auf dem Programm. Die 21 Rennen umfassende Saison startet am 20. März in Melbourne/Australien.
Die Formel-1-Saison 2016 im Überlick