WM-Spitzenreiter Lewis Hamilton im Mercedes nutzte die Probleme seines Rivalen perfekt und sicherte sich die 70. Pole Position seiner Karriere, er wird vor Vettels Teamkollegen Kimi Räikkönen starten.
Der Finne verpasste den ersten Rang um nur 45 Tausendstel und beging in seiner schnellen Runde noch einen Fahrfehler - die Pole wäre für Vettel also möglich gewesen.
"Ich habe auf einmal Leistung verloren, wir hatten keinen Ladedruck mehr. Woher das kommt, wissen wir noch nicht", sagte Vettel, der gleich nach der ersten Ausfahrt wieder an die Box musste und keine gezeitete Runde drehen konnte.
Der 30-Jährige gab sich mit Blick auf das Rennen aber kämpferisch: "Ich stünde lieber ganz vorne, und das wäre hier möglich gewesen. Aber wir haben ein schnelles Auto, wir müssen uns nicht so große Sorgen machen. Da ist noch viel drin."
Malaysia-Rennen immer für Überraschungen gut
In der Tat sollte Vettel die Möglichkeit haben, auf dem Kurs in Sepang zahlreiche Konkurrenten zu überholen, je nach Rennverlauf, Wetterbedingungen und Safety-Car-Einsätzen ist sogar ein Podestplatz nicht völlig unrealistisch. Im Normalfall dürfte Hamilton jedoch seinen Vorsprung in der WM-Wertung von derzeit 28 Punkten noch einmal deutlich ausbauen - dann würde Vettels Jagd auf den Briten in den fünf verbleibenden Rennen zunehmend aussichtslos.
"Es tut mir leid, wie es für Sebastian gelaufen ist", sagte Hamilton: "Wir selbst wussten heute nicht, was passieren würde, wir hatten Schwierigkeiten. Aber mein Team hat das Auto rechtzeitig hinbekommen."
Red-Bull-Pilot Max Verstappen (Niederlande) sicherte sich an seinem 20. Geburtstag den dritten Startplatz. Valtteri Bottas (Finnland) wurde im zweiten Mercedes, ausgestattet mit einem neuen Aero-Paket, nur Fünfter. Nico Hülkenberg (Emmerich) im Renault belegte den achten Platz, Pascal Wehrlein (Worndorf) stellte seinen Sauber auf Rang 18.
Für Vettel ist der Rückschlag besonders bitter, weil er in den Sessions vor dem Qualifying Hoffnung auf eine überraschende Revanche genährt hatte: Erst vor zwei Wochen hatte er als Pole-Setter in Singapur durch einen unnötigen Startunfall einen scheinbar sicheren Sieg verloren. Und auf der schnellen "Mercedes-Strecke" in Malaysia ging nun eigentlich alles von einem Spaziergang für Hamilton aus.
Vettel muntert Ferrari auf
Doch Vettel und Ferrari dominierten das zweite und dritte freie Training, während Mercedes bis zuletzt Probleme hatte, das richtige Set-up zu finden. Dann tat sich für Vettel aber das letztlich entscheidende Problem auf: Wenige Minuten vor Ende der dritten Session rollte er langsam an die Box.
Die Scuderia stellte Elektronikprobleme fest und tauschte vorsichtshalber den Verbrennungsmotor aus. Dabei kam die neue Version des Antriebs zum Einsatz, der eigentlich frühestens für das Rennen in Japan am kommenden Wochenende vorgesehen war.
Es ging hektisch zu in der Ferrari-Garage, auch Räikkönens Mechaniker halfen bei den Umbauarbeiten, und zwei Minuten nach dem Start des Qualifyings rollte Vettel aus der Box - doch die erneuten Probleme bremsten ihn sofort aus.
Bis zum Ende des Q1 konnte seine Box die Aufgabe nicht lösen. Noch über Funk munterte Vettel das Team auf. "Macht euch keine Sorgen, Jungs", sagte er: "Bringt das für morgen in Ordnung, dann kommen wir zurück."