En una sesión llena de incidentes y muy disputada, salpicada por las intervenciones de la bandera roja, el piloto monegasco fue el más rápido en un minuto y 25.498 segundos, superando a Piastri por 0.068 segundos.
El tetracampeón Max Verstappen fue tercero para Red Bull por delante de Lando Norris en el segundo McLaren, un renovado Yuki Tsunoda en el segundo Red Bull y el novato británico Ollie Bearman de Haas.
Leclerc fue el tercer piloto diferente que marcó los mejores tiempos en las tres sesiones de entrenamientos tras su compañero de equipo en Ferrari Lewis Hamilton y Norris el viernes.
Alex Albon fue séptimo con Williams, por delante de George Russell, de Mercedes, y de los debutantes Isack Hadjar y Liam Lawson, de RB.
El siete veces campeón Hamilton, que había estado entre los primeros con Ferrari, estaba en una vuelta rápida en los últimos minutos cuando se vio obligado a abortar su vuelta debido a la primera de las dos banderas rojas de última hora.
Ambos incidentes se debieron a situaciones que obligaron a despejar la pista. En el segundo, el brasileño Gabriel Bortoleto se estrelló pero resultó ileso.
El inicio de la sesión se retrasó 10 minutos para despejar algunos escombros menores antes de que los dos Alpine y los dos Aston Martin iniciaran la refriega.
En un día gris y fresco, con amenaza de lluvia, los pilotos se disputaban la primera posición mientras Leclerc informaba de la lluvia en la curva Copse.
La pista claramente mejoraba y ofrecía tiempos de vuelta más rápidos, como Leclerc volvió a demostrar al superar a Piastri por media décima antes de que una bandera roja, para limpiar un alerón roto en Stowe, interrumpiera la acción.
Hamilton había estado en una vuelta rápida en ese momento y no tuvo la oportunidad de volver a correr cuando empezaron los últimos cuatro minutos, después de un reinicio, antes de que otra bandera roja pusiera fin a la acción.
Esta vez se produjo cuando Bortoleto, de Sauber, perdió el control en Becketts, donde se descontroló al entrar y rompió la suspensión y el alerón delantero de su coche.
En otro incidente, Ollie Bearman perdió su Haas y chocó contra las barreras cuando se dirigía a boxes.
En una sesión apretada, los tres primeros clasificados estuvieron separados por menos de una décima de segundo y los 14 primeros por menos de una décima.