Hamilton var nära sex tiondelar före australiern Daniel Ricciardo, Red Bull. Den tyske regerande världsmästaren Sebastian Vettel, Red Bull, var trea, över sekunden långsammare än Hamilton.
Hamilton, världsmästare 2008, var den som behärskade det våta underlaget bäst och vågade köra offensivt utan några stora missar.
– Det var svårt i regnet, så jag försökte hitta greppet. Bilen kändes fantastisk, sade Hamilton på presskonferensen direkt efter kvalet.
Hamilton har vunnit de två senaste VM-deltävlingarna och är tvåa i sammandraget efter stallkamraten Nico Rosberg, som hade fjärde bästa tid på lördagen.
Kumlasonen Marcus Ericsson var långsammast på fredagens träning inför Shanghais GP. Och det gick inte mycket bättre på lördagen. 23-åringen, som hade stora problem med bromsarna i sin Caterham-bil på fredagen, hade näst långsammaste tid och startar på 20:e plats på söndag. Ericssons stallkamrat Takeru Kobayashi hade 18:e tid.
Ericsson var emellertid nöjd med tanke på att kvalet kördes under blöta förhållanden, där vattensamlingar låg kvar på delar av banan.
– Jag är otroligt nöjd. Den tredje träningen var mitt andra pass på vått underlag i F1. Det kändes okej, men när jag gick in i depå upptäckte vi ett antal problem med motorenheten och den högra frambromsen överhettade och det gjorde att vi bara kunde köra sex varv, säger Ericsson i ett pressmeddelande.