Beim Sieg des Italieners Luca Ghiotto (UNI-Virtuosi) sammelte der 20-Jährige aber immerhin weitere vier Punkte in der Fahrerwertung.
Das Podium komplettierte das Dams-Gespann Sergio Sette Camara (Brasilien) und Nicholas Latifi (Kanada). Schumachers indonesischer Teamkollege Sean Gelael wurde Zehnter und platzierte sich wie schon am Samstag hinter dem Deutschen.
Mick Schumacher verliert Führung in Runde 3
Schumacher verteidigte nach dem Umschalten der Ampeln den ersten Startplatz zunächst erfolgreich, hatte den Angriffen der klar stärkeren Camara und Ghiotto in der dritten Runde aber nichts entgegenzusetzen. Kurz darauf zogen auch Latifi und Nyck de Vries (Niederlande/ART) vorbei.
Es blieb nicht die letzte Überholung für Schumacher. Der Vorjahressieger der Formel-3-Europameisterschaft verzichtete anders als einige Konkurrenten auf einen Boxenstopp und hatte in der Schlussphase mit den abbauenden Pneus zu kämpfen. In der letzten Runde wehrte Schumacher die Angriffe des nach dem Reifenwechsel zurückgefallenen de Vries erfolgreich ab.
Schumacher im ersten Renner Achter
Schumacher war am Samstag erfolgreich in seine Formel-2-Karriere gestartet. Er hatte sich von Startplatz zehn auf den achten Rang verbessert und dadurch die Pole für den zweiten Lauf des Wochenendes erobert. Laut Reglement starten die ersten Acht des Samstagsrennens in umgekehrter Reihenfolge in das kürzere Sprintrennen.
Schumacher gab in Bahrain sein Debüt im Unterbau der Formel 1. "Ich freue mich extrem, endlich geht es los. Ich fühle mich fit und bin zu 110 Prozent bereit", hatte er am Donnerstag gesagt. Ab dem kommenden Dienstag wird er zudem an den Formel-1-Testfahrten teilnehmen und dabei unter anderem im Ferrari-Cockpit sitzen.