2021年全日本スーパーフォーミュラ選手権第3戦のフリー走行1回めが5月15日、大分県日田市のオートポリスで行われ、#64大湯都史樹（TCS NAKAJIMA RACING SF19）がトップタイムを記録した。

4月の開幕から3戦めを迎えた全日本スーパーフォーミュラ選手権だが、

第1戦、第2戦を欠場した小林可夢偉（KCMG）、第2戦を欠場した中嶋一貴（Kuo VANTELIN TEAM TOM’S）は世界耐久選手権（FIA WEC）出場の影響で今大会も欠場となったため、#7KCMG Elyse SF19は小高一斗、#36Kuo VANTELIN TOM'S SF19はジュリアーノ・アレジがドライブすることとなった。

同様にFIA WECに出場したタチアナ・カルデロン（ThreeBond Drago CORSE）も今大会を欠場することになり、こちらは塚越広大が#12ThreeBond SF19をドライブする。

一方、体調不良のため開幕2戦を欠場した#6牧野任祐（DOCOMO DANDELION M6Y SF19）はこのレースからようやく復帰してきた。

そうしたなか、フリー走行は午前9時30分より90分間で行われた。天候は曇り。朝から降っていた小雨はコースオープン時には止んでいたが、路面はウェットだ。

開始直後には#39阪口晴南（P.MU/CERUMO･INGING SF19）がファイナルコーナースタンド前でスピン。これを回避しようと#1山本尚貴（TCS NAKAJIMA RACING SF19）がコースを飛び出す場面が見られたが、両者とも自力で走行を再開した。

続いて開始10分で#51松下信治（BYOUBUGAURA B-MAX SF19）がスピン。こちらはコース上でエンジンが停止してしまったためにフリー走行はここで赤旗中断となった。

この時点でのトップは#16野尻智紀（TEAM MUGEN SF19）で1'38.763。2番手は#5福住仁嶺（DOCOMO DANDELION M5S SF19）で1'39.009。#64大湯都史樹が1'39.584で3番手につける。

51号車の回収ののち、走行は9時47分に再開された。残り時間は73分だ。

再開と同時に空からは大粒の雨が。

しかしそれにもかかわらず#19関口雄飛（carenex TEAM IMPUL SF19）が1'39.111とタイムを上げて4番手に浮上してきた。

続いて#20平川亮（carenex TEAM IMPUL SF19）も1'38.762を叩き出してトップに躍り出るが、その直後に#64大湯都史樹が1'37.589でトップに。残り時間は66分だ。

その後は雨足が強まってきたため、全車がピットインして天候の回復を待つこととなる。

残り時間が46分を切ったところで#19関口雄飛（carenex TEAM IMPUL SF19）が再びコースへ。#36ジュリアーノ・アレジもそれに続くが、とてもアタックできるコンディションではなかったため、二人ともすぐにピットへ戻ってきた。

その後、残り時間が30分を切ったあたりから走行を再開するドライバーが徐々に出始め、残り時間が15分を切る頃には雨も小ぶりになってきたものの、タイムアップを期待できるコンディションには程遠い状況。

それでも果敢にタイムアップに挑んだ前年王者の#1山本だったが、残り時間間もなく1分というところで惜しくも第２ヘアピンでスピンアウト。グラベルに捕まってストップしてしまったため、この日2度めの赤旗が提示され、フリー走行はそのまま終了となった。

これにより、トップは#64大湯都史樹（TCS NAKAJIMA RACING SF19）で1'37.589。2番手は#20平川亮（carenex TEAM IMPUL SF19）で1'38.762。3番手は#16野尻智紀で1'38.763という結果となった。

第3戦の公式予選は午後2時50分より40分間の計時予選として行われる。