Rosberg completou 82 voltas de manhã, e passou o volante para o companheiro de equipe Lewis Hamilton à tarde.
O britânico rodou um pouco mais (90) voltas, e ficou com o quinto melhor tempo, em 1:25.051.
Com pneus ultra-macios, o finlandês Valterri Bottas, companheiro de equipe do brasileiro Felipe Massa na Williams, se aproximou do tempo de Rosberg, com uma volta em 1:23.229, apenas 27 centésimos mais lento que o alemão.
Já o brasileiro Felipe Nasr estreou a nova Sauber 35, com motor Ferrari, completando 133 voltas, a melhor delas em 1:25.493.
Que mais rodou nesta terça-feira foi o prodígio holandês Max Verstappen, de 18 anos. Melhor estreante da temporada passada, o jovem piloto da Toro Rosso completou 144 voltas.
-Resultados do primeiro dia da segunda semana de testes de Barcelona:
Nico Rosberg (ALE/Mercedes) 1:23.022 (82)
Valtteri Bottas (FIN/Williams-Mercedes) 1:23.229 (123)
Fernando Alonso (ESP/McLaren-Honda) 1:24.735 (93)
Kimi Räikkönen (FIN/Ferrari) 1:24.836 (72)
Daniil Kvyat (RUS/Red Bull-Tag Heuer) 1:25.049 (69)
Lewis Hamilton (GBR/Mercedes) 1:25.051 (90)
Max Verstappen (HOL/Toro Rosso-Ferrari) 1:25.176 (144)
Nico Hülkenberg (ALE/Force India-Mercedes) 1:25.336 (121)
Felipe Nasr (BRA/Sauber-Ferrari) 1:25.493 (103)
Kevin Magnussen (DIN/Renault) 1:25.760 (119)
Esteban Gutiérrez (MEX/Haas-Ferrari) 1:26.661 (23)
Rio Haryanto (INA/Manor-Mercedes) 1:27.625 (45)