No segundo treino do dia, o espanhol marcou 1 minuto e 32,120 segundos e foi o mais rápido da sexta-feira.
Seu companheiro Charles Leclerc, que havia feito o melhor tempo na sessão da manhã, ficou apenas 0,018 segundos atrás de Sainz durante a tarde.
O líder do campeonato, Max Verstappen, que busca a 11ª vitória consecutiva na F1, foi o terceiro mais rápido na primeira sessão e o 8º na segunda.
A Red Bull de Sergio Pérez, vencedor da corrida do ano passado, fez o sétimo tempo nos dois treinos.
Verstappen nunca venceu nem largou na pole em Singapura.
"Acho que essa pista será uma das mais difíceis da temporada para nós", disse o chefe de equipe da Red Bull, Christian Horner, à televisão Sky Sports.
A corrida noturna de Singapura pode finalmente acabar com a série recorde de 15 vitórias consecutivas da equipe.
Lando Norris, da McLaren, começou o dia em quarto e terminou em sexto lugar.
Com pneus macios, a dupla da Mercedes, Lewis Hamilton e George Russell, fez o quinto e sexto tempo pela manhã.
Na tarde, Russel foi o 3º mais rápido e Hamilton manteve o quinto posto.
Invasão reptiliana
A sessão matutina teve várias bandeiras amarelas por conta de lagartos que cruzavam a pista.
"Há um lagarto novamente na pista, um pouco menor desta vez", disse Verstappen pelo rádio da equipe. O holandês se deparou com um muito maior em Marina Bay em 2016.
"Talvez Godzilla tenha tido um filho", respondeu seu engenheiro de corrida.
Russell também se deparou com outro lagarto no final da sessão. "Outro lagarto, mas um diferente desta vez", relatou o britânico.
A sessão de uma hora foi realizada mais cedo do que a corrida e, portanto, é menos representativa em termos de temperatura e condições da pista.