Im Qualifying verwies Vettel seinen Ferrari-Teamkollegen Kimi Räikkönen in letzter Sekunde noch auf Startplatz zwei. Dritter wurde Mercedes-Fahrer Valtteri Bottas.
Titelverteidiger Lewis Hamilton kam im zweiten Silberpfeil nicht über Rang vier hinaus. Der Brite muss zudem wegen eines regelwidrigen Getriebewechsels beim Grand Prix am Sonntag fünf Plätze weiter hinten starten.
Stoffel Vandoorne (McLaren) geht von Startplatz 14 ins Rennen, gleich neben seinem Teamkollegen Fernano Alonso.
Das Rennen in Bahrain beginnt am Sonntag um 17.10 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit.
dpa/sp