Nico Rosberg ledde lagkamrat Lewis Hamilton med 0.505seks efter att Briton gjorde ett misstag i sitt bästa varv.
Och tysken var en massiv 1.834sek snabbare än Kimi Raikkonen, tredje för Ferrari, på samma "mjuka" däck.
Red Bulls Daniel Ricciardo och Daniil Kvyat var fjärde och femte som Ferrari's Sebastian Vettel var 11: e på medium däck.
I blåsiga och jämförelsevis svala förhållanden - det var bara 21C och mulen när temperaturen är mer vanligtvis i mitten av 30Cs på detta lopp - Belgiska Stoffel Vandoorne gjorde sin debut i Formel 1 som stand-in för den skadade Fernando Alonso.
Vandoorne, som inte hade kört 2016 McLaren före fredag, flög in över natten från Japan, där han hade testat bilen han tävlar i Super Formula kategorin, och var 18: e snabbaste, 0.952seks långsammare än lagkamrat Jenson Button.
Men Vandoornes bästa tid var satt på det medelstora däcket, vilket är ungefär en sekund långsammare än den mjuka på vilken Button var igång när han satte sitt snabbaste varv.
McLaren racing regissör Eric Boullier sade: "Han gjorde mycket bra - det är inte lätt att kliva in i denna högteknologiska bil med en hel del processer att lära. Han känner de flesta av dem, men att göra det på riktigt är mycket annorlunda."
Jämförelsen mellan de två kommer att ses med stort intresse under helgen eftersom det i praktiken är en partiell provspelning för jobbet som Alonsos lagkamrat på McLaren 2017.
Button är ur kontraktet i slutet av denna säsong annons Vandoorne, McLaren reserv förare, är den mest ansedda att inte ha en vanlig F1 enhet.
Vid fronten var Rosberg och Hamilton bara 0,081seks ifrån varandra efter deras första körningar på det mjuka däcket - med den tyska återigen marginellt framåt.
På deras andra flygande varv, Hamilton var snabbare i den första sektorn, men sedan föll en halv sekund i mitten av varvet.
Klyftan mellan Mercedes och resten kommer sannolikt inte att vara representativ - Ferrari var nästan säkert med i ett annat program.
Det italienska laget har tagit med två andra uppsättningar av det medelstora däcket för var och en av sina förare än Mercedes för denna helg och verkade fokusera mer på att fastställa om det är rätt däck för loppet.
Bakom Red Bulls, Force Indias Nico Hulkenberg var sjätte snabbast före Toro Rosso par Carlos Sainz och Max Verstappen, Haas av Romain Grosjean och Williams'Felipe Massa.
Bahrain GP första övningsresultat
Bahrain GP täckning detaljer
Mercedes satte i en imponerande prestanda i första praktiken på Bahrain GP, sätta takten med nästan två sekunder.