Hamilton yang memiliki peluang di tahun ini untuk menyamai rekor juara dunia tujuh kali Michael Schumacher itu mencatatkan waktu satu menit 16,976 detik dengan menjalani total 94 putaran.
Pebalap asal Britania itu menjadi satu-satunya pebalap yang mencetak waktu di bawah satu menit 17 detik hari itu.
Baca juga: Mercedes: 2020 musim terberat untuk pengembangan mobil
Baca juga: Luncurkan RP20, Racing Point ingin dominasi papan tengah
Rekan satu timnya di Mercedes, Valtteri Bottas, mempertegas kecepatan mobil W11 hari itu di peringkat kedua dengan waktu satu menit 17,313 detik, demikian laman resmi Formula 1.
Sementara itu tim Racing Point menurunkan RP20 yang berbeda dari versi peluncuran mereka, kali ini dengan desain hidung yang serupa dengan milik Mercedes tahun lalu.
Sergio Perez membawa RP20 yang juga ditenagai power unit Mercedes itu ke peringkat tiga, kurang dari 0,062 detik dari waktu Bottas.
Max Verstappen menyelesaikan 168 putaran meski sempat kehilangan kendali mobil Red Bull RB16 yang ditenagai oleh Honda untuk tahun keduanya itu. Sang pebalap Belanda di peringkat empat tercepat, 0,540 detik dari waktu Hamilton.
Dan Daniil Kvyat melengkapi peringkat lima besar untuk tim Alpha Tauri, musim lalu bernama Toro Rosso, yang juga menggunakan mobil bermesin Honda.
Baca juga: Ricciardo fokus dengan Renault meski terbuka untuk tawaran tim lain
Baca juga: Russell rasakan peningkatan performa mobil baru Williams di Barcelona
Duet Renault Daniel Ricciardo dan Esteban Ocon menguntit di belakang Carlos Sainz dari tim McLaren yang berada di P6.
"Kami lebih cepat dari waktu putaran tercepat hari pertama (tes pramusim) tahun lalu," kata Ocon setelah menggeber mobil baru Renault RS20 di Barcelona seperti dikutip Reuters.
Tahun ini regulasi tidak mengalami perubahan yang signifikan sehingga pengembangan lebih banyak berdasarkan mobil tahun lalu. Sedangkan pada 2021, F1 akan mengalami perombakan regulasi besar-besaran serta penetapan batas bujet yang setara bagi setiap tim.
"Sebelumnya, aku tak pernah merasa secepat itu di sejumlah tikungan, jadi itu terasa baik. Sangat menyenangkan karena dia bisa melaju lebih cepat," kata Ocon.
Sedangkan George Russell cukup meyakinkan timnya jika mobil Williams FW43 kali ini lebih baik dari tahun lalu dengan finis peringkat sembilan, 1,192 detik dari pemuncak sesi.
Baca juga: SF1000 tumpuan Ferrari benahi kelemahan tahun lalu
Baca juga: Ferrari pilih Vettel ketimbang Hamilton untuk 2021
Sementara itu Charles Leclerc mendapati mobil Ferrari SF1000 di peringkat ke-11 di belakang Lance Stroll dari tim Racing Point dan satu detik lebih lambat dari waktu Hamilton.
Sebastian Vettel dilaporkan sedang sakit sehingga tak turun hari itu untuk mencoba pertama kali SF1000.
Dengan padatnya kalender musim 2020 yang terdiri dari 22 seri balapan, meski Grand Prix China dibatalkan, Formula 1 mengurangi jadwal tes pramusim di Catalunya dari delapan hari menjadi enam hari yang akan dibagi ke dalam dua pekan sebelum seri perdana yang akan digelar di Melbourne, Australia pada 15 Maret nanti.
Hasil hari pertama tes pramusim Barcelona:
1 Lewis Hamilton GBR Mercedes AMG Petronas Formula One Team 1:16,976 94 lap
2 Valtteri Bottas FIN Mercedes AMG Petronas Formula One Team 1:17,313 79
3 Sergio Perez MEX BWT Racing Point F1 Team 1:17,375 58
4 Max Verstappen NED Aston Martin Red Bull Racing 1:17,516 168
5 Daniil Kvyat RUS Scuderia AlphaTauri Honda 1:17,698 116
6 Carlos Sainz ESP McLaren F1 Team 1:17,842 161
7 Daniel Ricciardo AUS Renault F1 Team 1:17,873 56
8 Esteban Ocon FRA Renault F1 Team 1:18,004 62
9 George Russell GBR ROKiT Williams Racing 1:18,168 73
10 Lance Stroll CAN BWT Racing Point F1 Team 1:18,282 51
11 Charles Leclerc MON Scuderia Ferrari Mission Winnow 1:18,289 132
12 Nicholas Latifi CAN ROKiT Williams Racing 1:18,382 63
13 Robert Kubica POL Alfa Romeo Racing Orlen 1:18,386 59
14 Kevin Magnussen DEN Haas F1 Team 1:18,466 105
15 Antonio Giovinazzi ITA Alfa Romeo Racing Orlen 1:20,096 79